赤外線 、赤外線とも呼ばれます。 またはIR 波は、可視光よりも長く、マイクロ波よりも短い波長を持つ電磁放射線の一種です。人間の目には見えませんが、熱として感じられます。赤外線は、熱画像やリモート センシングから天文学や光ファイバー通信に至るまで、さまざまな自然現象や技術的応用において極めて重要です。
重要なポイント:赤外線
- 定義 :赤外線は、可視光よりも長く、マイクロ波よりも短い波長を持つ電磁放射線の一種です。
- 波長範囲 ： 約700ナノメートル（nm）～1ミリメートル（mm） .
- 電磁スペクトル上の位置 :可視光線とマイクロ波放射の間。
- 重要性 :赤外線は、熱プロセス、リモート センシング、暗視、光ファイバー、天文学、さまざまな産業用途において重要な役割を果たします。
赤外線の定義
赤外線は、約 700 ナノメートル (nm) ～ 1 ミリメートル (mm) の範囲の波長を持つ電磁スペクトルの一部で、約 430 THz (テラヘルツ) ～ 300 GHz (ギガヘルツ) の周波数に相当します。典型的な地球温度にある物体は熱のほとんどを赤外線範囲で放出するため、これは一般に熱放射と関連付けられます。
赤外線の波長と周波数範囲
実際には、スペクトルの赤外領域をセクションに分割する方法はいくつかありますが、多くの場合、波長に基づいて異なる領域に分類されます。
- 近赤外線 (NIR) :可視光に最も近く、光ファイバー通信、暗視、分光分析に使用されます。
- 短波長赤外線 (SWIR) :環境モニタリングと産業検査で使用されます。
- 中波長赤外線 (MWIR) :熱画像や熱検知に関連することが多い。
- 長波長赤外線 (LWIR) :サーマルカメラや気象学で使用されます。
- 遠赤外線 (FIR) :マイクロ波放射に最も近く、天体観測や材料研究に役立ちます。
赤外線と熱
赤外線は熱と関連付けられることが多いですが、この 2 つは同じではありません。熱は熱エネルギーの伝達であり、伝導、対流、放射によって発生します。赤外線放射は熱伝達の 1 つのモードです。物体はその温度に基づいて赤外線を放射しますが、すべての赤外線が熱エネルギーに対応するわけではありません (たとえば、レーザーベースの IR 通信システムは大きな熱を生成しません)。
機能 赤外線 熱 定義可視光よりも長い波長の電磁放射物体間の熱エネルギーの伝達メカニズム電磁波として伝わる伝導、対流、または放射を介して伝達知覚ほとんど目に見えない。時々熱として感じられる 温度変化として認識される 発生源 絶対零度以上のすべての物体から放出される 化学反応を含むさまざまなプロセスから発生する可能性がある赤外線の日常的な例
赤外線は、日常生活において次のようなさまざまな役割を果たしています。
- 太陽が肌を温める :太陽は赤外線を放出し、私たちはそれを熱として感じます。
- リモコン :赤外線を使用してテレビやその他の電子機器に信号を送信します。
- 熱画像カメラ :軍事、セキュリティ、野生動物の追跡のために、暗闇の中で熱の兆候を検出します。
- 赤外線ヒーター :暖房や工業プロセスに使用されます。
- 食品温めランプ :赤外線を放射することで食品を温かく保ちます。
- 自動ドア :赤外線センサーを使用して動きを検出し、開くものもあります。
- 暗視装置 :赤外線センサーにより、暗い環境でも視認性が向上します。
赤外線の重要性と応用
赤外線は、次のようなさまざまな分野にわたって幅広い用途があります。
1.熱画像および暗視
- 軍事、法執行機関、医療診断で使用される
- 物体や生物の熱の兆候を検出します。
2.リモートセンシングと環境モニタリング
- 衛星は赤外線センサーを使用して、気象パターン、森林火災、海洋温度を追跡します。
- 赤外分光法は大気ガスの分析に役立ちます。
3.天文学
- 赤外線望遠鏡は、星や遠方の銀河の形成など、塵に隠れた天体を検出します。
- NASA のジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は赤外線観測を専門としています。
4.光ファイバー通信
- 赤外線は、信号損失を最小限に抑えながら光ファイバー ケーブルを通じてデータを送信します。
5.産業および医療用途
- 赤外線加熱は、乾燥、硬化、材料の加工に使用されます。
- 赤外線サーモグラフィーは、炎症や異常な組織温度を検出するために医療画像処理に使用されます。
6.家庭用電化製品
- リモコンは赤外線を使用してテレビやその他のデバイスに信号を送信します。
- 一部のスマートフォンやカメラには、生体認証用の赤外線センサーが搭載されています。
赤外線の発見と研究の歴史
- 1800 :赤外線はウィリアム・ ハーシェル卿によって発見されました。 プリズムを使用して太陽光を分離し、熱を生成するスペクトルの赤い端を超えた目に見えない形態の放射線を発見しました。
- 19 世紀 :ジョン ティンダルやサミュエル P. ラングレーのような科学者は赤外線を研究し、赤外線検出器の開発につながりました。
- 20 世紀 :量子力学の進歩により、赤外線と分子の相互作用の理解が深まり、赤外線分光法が可能になりました。
- 21 世紀 :赤外線望遠鏡、センサー、高度な画像システムの開発により、宇宙を研究し、テクノロジーを向上させる私たちの能力が拡大しました。
赤外線に関する FAQ とよくある誤解
よくある質問
<オル>いいえ、ただし赤外線カメラや暗視装置はそれを検出できます。
そうする人もいます！マムシ、ニシキヘビ、および一部の昆虫は、狩猟や航行のために赤外線を検出します。他のほとんどの魚とは異なり、金魚は赤外線を認識します。
いいえ、ほとんどの熱放射は赤外線ですが、一部の IR 放射は重大な熱を生成しません。
はい、絶対零度（-273.15°C）を超えるすべての物体は赤外線を放射します。
赤外線の波長は長いため、小さな粒子による散乱が少なくなります。
強烈な赤外線放射は火傷や目の損傷を引き起こす可能性がありますが、通常の暴露であれば通常は安全です。
よくある誤解
- 赤外線と熱は同じです :赤外線は熱伝達の 1 つの方法ですが、すべての赤外線放射が熱として認識されるわけではありません。電磁スペクトルのすべての領域は、物質と相互作用するときに熱を生成する可能性があります。
- 赤外線は暗視でのみ使用されます :赤外線は、暗視以外にも、通信や天文学など、多くの応用分野があります。
- 赤外線は危険です :高強度の赤外線は有害である可能性がありますが、ほとんどの赤外線は無害であり、制御された使用においては有益ですらあります。
参考文献
- ウィリアム、ハーシェル (1800)。 「目に見えない太陽の光線の難燃性に関する実験」。 ロンドン王立協会の哲学取引 。 90:284–292。 doi:10.1098/rstl.1800.0015
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