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Infrarotstrahlung: Erklärung, Geschichte & Einordung, Arten

Erklärung IR-Strahlung jeder hat schon einmal von Infrarotstrahlung gehört. Jedoch wissen viele nicht genau, was man eigentlich wirklich unter dem Begriff „Infrarot“ versteht, wo die Strahlen einzuordnen sind und wofür sie genutzt werden können. Diesem Hintergrund möchten wir in diesem Artikel genauer beschreiben und die Infrarotstrahlung in einfachen Worten erklären.

Was ist Infrarotstrahlung?

Bei der Infrarotstrahlung handelt es sich um elektromagnetische Strahlung, die für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Sie spüren die Infrarotstrahlung aber als Wärme auf Ihrem Körper. Deshalb wird sie auch vielfältig eingesetzt: Von Wärmebildkameras über die Raumheizung bis hin zur Infrarot-Astronomie reichen die Anwendungen der IR-Strahlung.

Vereinfacht gesagt: Infrarotstrahlen sind elektromagnetische Wellen, wie auch Lichtstrahlen, Funkwellen für Radio oder Röntgenstrahlen. Infrarotstrahlen liegen außerhalb des für den Menschen sichtbaren Bereiches. Die Besonderheit von Infrarotstrahlen ist, dass sie im Gegensatz zu Lichtstrahlen Wärme, statt Helligkeit transportieren.

In der folgenden Übersicht sind einzelne elektromagnetische Strahlungen aufgeführt. Sie unterscheiden sich in ihrer Wellenlänge. Nur ein kleiner Teil davon (von 380 und 780 Nanometern) ist für den Menschen sichtbar.  Die Wellenlänge von Infrarotstrahlung liegt darüber und ist damit nicht sichtbar.

Horst Frank / Phrood / Anony | CC BY-SA 3.0 | via Wikipedia

Welche Bestandteile hat das Licht?

Licht ist nicht einfarbig, sondern setzt sich aus einer Überlagerung verschiedener Farben zusammen. Diese Erkenntnis geht auf die Beobachtung zurück, dass man Sonnenlicht mit einem Prisma in verschiedene Lichtfarben zerlegen kann. Werden diese Farben dann wieder zusammengeführt, entsteht erneut einfarbiges Licht. Die Farben, die man mittels Prisma erzeugen kann, entsprechen den typischen Regenbogenfarben.

Die Hauptfarben haben dabei die folgenden Wellenlängen:

  • Violett: 380 bis 430 nm
  • Blau: 430 bis 490 nm
  • Grün: 490 bis 570 nm
  • Gelb: 570 bis 600 nm
  • Orange: 600 bis 650 nm
  • Rot: 640 bis 780 nm

Das Lichtspektrum – also die Wellenlängen des mit dem Auge sichtbaren Lichts – liegt demnach zwischen 380 und 780 Nanometern.

1 Nanometer (nm) entspricht dabei einem milliardstel Meter. Das bedeutet: 1nm = 0,000 000 001 Meter

In welchen Spektralbereich lässt sich die Infrarotstrahlung einordnen?

Als nicht sichtbares Licht liegt Infrarotstrahlung außerhalb des Lichtspektralbereichs. Genauer gesagt lässt sich der Spektralbereich der IR-Strahlung zwischen dem sichtbaren Licht und den Mikrowellen einordnen. Der Wellenlängenbereich der Infrarotstrahlung liegt ungefähr zwischen 780 Nanometern und einem Millimeter. Neben der Infrarotstrahlung und dem sichtbaren Licht gibt es noch die Niederfrequenz, die Radiowellen, die Mikrowellen, die Tetrahertzstrahlung, die UV-Strahlen, die Röntgenstrahlen und die Gammastrahlen.

Was hat es mit der IR-A, IR-B und IR-C Strahlung auf sich?

Der Spektralbereich der Infrarotstrahlung lässt sich ebenso wie das Lichtspektrum noch einmal weiter unterteilen. Hier gibt es aber keine einheitlichen Einteilungen, weil die Klassifizierungen durch die verschiedenen Anwendungen der IR-Strahlung entstanden sind.  Gebräuchlich ist die folgende Unterscheidung:

  • Nahes Infrarot (NIR) mit Wellenlängen von 780 Nanometer bis drei Mikrometer
  • Mittleres Infrarot (MIR) mit Wellenlängen von drei Mikrometer bis 50 Mikrometer
  • Fernes Infrarot (FIR) mit Wellenlängen von 50 Mikrometer bis einen Millimeter

Eine weitere typische Gliederung ist die Einteilung gemäß DIN 5030 Teil 2. Dabei wird das NIR in ein IR-A von 780 Nanometer bis 1,4 Mikrometer und ein IR-B von 1,4 bis 3,0 Mikrometer unterteilt. Das MIR und das FIR werden bei dieser Einteilung als IR-C zusammengefasst.

Wann und von wem wurde die IR-Strahlung entdeckt?

Die Infrarotstrahlung wurde im Jahre 1800 von Friedrich Wilhelm Herschel entdeckt, einem deutsch-englischen Musiker und Astronomen. Er benutzte – genauso wie Isaac Newton es schon 1666 tat – ein Glasprisma, um das Licht spektral zu zerlegen.

Da er die Energieverteilung der Sonnenstrahlung messen wollte, platzierte er hinter dem Prisma, wo sich das Licht in seine Spektralfarben zerlegt hatte, einige geschwärzte Quecksilberthermometer. Er stellte fest, dass der Temperaturanstieg nicht im sichtbaren Spektralbereich am größten war, sondern noch jenseits des roten Lichts. Es war also wieder einmal der Zufall, der wie bei so vielen wichtigen Erfindungen auch zu der Entdeckung des Infrarotlichts beitrug.

Wie wird die Infrarotstrahlung genutzt?

Die Einsatzgebiete der Infrarotstrahlung sind vielschichtig und jeder hat beinahe täglich damit zu tun, ohne es zu wissen. So kommt sie in der Medizin, Haustechnik, Fotografie, Sicherheitsbranche, Materialbearbeitung und der Thermografie zum Einsatz.

  • Medizin: Infrarotkabinen sind eine beliebte Wellnessanwendung und fördern die Durchblutung, lösen Verspannungen etc. Auch Infrarotlampen helfen bei der Heilung von Verspannungen.
  • Haustechnik: Infrarotheizungen stellen eine Ergänzung zur Zentralheizung dar und können flexibel installiert werden, da nur ein Stromanschluss notwendig ist. Auch Infrarot-Fernbedienungen sind ein Alltagsgerät zur Auswahl des TV-Programms.
  • Fotografie: Durch Infrarotfotografie lassen sich bestimmte Effekte in bestimmten Situationen bessere Ergebnisse erzielen.
  • Sicherheitsbranche: Mithilfe von Nachtsichtgeräten können Jäger, Militär und Co. auch nachts zum Einsatz ausrücken.
  • Materialbearbeitung: Mit Hilfe der wärmenden Wirkung der Infrarotstrahlung lassen sich Materialen erhärten, erweichen und verformen.
  • Thermografie: Mit Hilfe von Wärmebildern lassen sich Wohnungen besser insolieren und die Feuerwehr kann Brandherde einfach aufspüren.

Weitere Lektüre

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