Jeder hat schon einmal von Infrarotstrahlung gehört. Was genau hinter dem Begriff steckt, wo die Strahlen im Lichtspektrum liegen und wofür sie genutzt werden, wissen dagegen die wenigsten. Dieser Beitrag erklärt die Infrarotstrahlung in einfachen Worten: von der Physik über die Entdeckung bis zu den Anwendungen im Alltag.
Was ist Infrarotstrahlung?
Infrarotstrahlung ist elektromagnetische Strahlung, die für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Sie spüren sie aber als Wärme auf der Haut, weshalb sie auch Wärmestrahlung heißt. Genutzt wird sie vielfältig: von der Wärmebildkamera über die Infrarotheizung bis zur Infrarot-Astronomie.
Vereinfacht gesagt: Infrarotstrahlen sind elektromagnetische Wellen wie Lichtstrahlen, Funkwellen oder Röntgenstrahlen. Sie liegen direkt jenseits des roten Endes des sichtbaren Lichts. Ihre Besonderheit: Sie transportieren spürbare Wärme statt sichtbarer Helligkeit.
Elektromagnetische Strahlungsarten unterscheiden sich in ihrer Wellenlänge. Nur ein schmaler Bereich von etwa 380 bis 780 Nanometern ist für den Menschen sichtbar. Die Wellenlänge der Infrarotstrahlung liegt darüber und bleibt damit unsichtbar.
Horst Frank / Phrood / Anony | CC BY-SA 3.0 | via Wikipedia
Welche Bestandteile hat das Licht?
Licht ist nicht einfarbig, sondern eine Überlagerung verschiedener Farben. Das zeigt ein einfacher Versuch: Sonnenlicht lässt sich mit einem Prisma in seine Spektralfarben zerlegen, die den Regenbogenfarben entsprechen. Führt man die Farben wieder zusammen, entsteht erneut weißes Licht.
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 der mit dem Auge sichtbare Bereich, liegt demnach zwischen 380 und 780 Nanometern.
1 Nanometer (nm) entspricht einem milliardstel Meter: 1 nm = 0,000 000 001 Meter.
In welchen Spektralbereich lässt sich die Infrarotstrahlung einordnen?
Als nicht sichtbares Licht liegt die Infrarotstrahlung außerhalb des Lichtspektrums, genauer zwischen dem sichtbaren Licht und den Mikrowellen. Ihr Wellenlängenbereich reicht von etwa 780 Nanometern bis 1 Millimeter. Das elektromagnetische Spektrum umfasst daneben Radiowellen, Mikrowellen, Terahertzstrahlung, UV-Strahlung, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen.
Ein wichtiger Unterschied: Anders als Röntgen- oder UV-Strahlung ist Infrarot nicht ionisierend. Die Strahlung hat zu wenig Energie, um Moleküle oder Erbgut direkt zu verändern, ihre Wirkung beruht auf Wärme.
Was hat es mit der IR-A, IR-B und IR-C Strahlung auf sich?
Der Spektralbereich der Infrarotstrahlung wird weiter unterteilt. Gebräuchlich ist zunächst diese Gliederung:
- Nahes Infrarot (NIR) mit Wellenlängen von 780 Nanometern bis 3 Mikrometer
- Mittleres Infrarot (MIR) mit Wellenlängen von 3 bis 50 Mikrometern
- Fernes Infrarot (FIR) mit Wellenlängen von 50 Mikrometern bis 1 Millimeter
Daneben steht die Einteilung nach DIN 5030 Teil 2, die auch das Bundesamt für Strahlenschutz verwendet:
- IR-A: 780 bis 1.400 Nanometer, dringt am tiefsten in die Haut ein, bis zu etwa 5 Millimeter
- IR-B: 1.400 bis 3.000 Nanometer, wird überwiegend in der Oberhaut absorbiert
- IR-C: 3.000 Nanometer bis 1 Millimeter, wirkt fast vollständig an der Hautoberfläche
Diese Einteilung begegnet Ihnen bei Wärmekabinen wieder: Strahlerarten wie Vollspektrum-, Flächen- und Keramikstrahler unterscheiden sich genau darin, welche dieser Bereiche sie abdecken.
Wann und von wem wurde die IR-Strahlung entdeckt?
Die Infrarotstrahlung wurde im Jahr 1800 von Friedrich Wilhelm Herschel entdeckt, einem deutsch-britischen Musiker und Astronomen. Er nutzte, wie schon Isaac Newton im 17. Jahrhundert, ein Glasprisma, um Sonnenlicht spektral zu zerlegen.
Herschel wollte die Energieverteilung der Sonnenstrahlung messen und platzierte geschwärzte Quecksilberthermometer in den Spektralfarben hinter dem Prisma. Dabei stellte er fest: Der Temperaturanstieg war nicht im sichtbaren Bereich am größten, sondern jenseits des roten Lichts. Die unsichtbare Wärmestrahlung hinter dem Rot war entdeckt, daher der Name Infrarot, also „unterhalb des Rots”.
Wie wird die Infrarotstrahlung genutzt?
Die Einsatzgebiete der Infrarotstrahlung sind vielfältig, und fast jeder hat täglich damit zu tun, ohne es zu merken:
- Medizin und Wellness: Infrarotkabinen und Infrarotlampen nutzen die Wärmewirkung zur Entspannung und Durchblutungsförderung.
- Haustechnik: Infrarotheizungen heizen Räume über Strahlungswärme, Infrarot-Fernbedienungen übertragen Signale ans Fernsehgerät.
- Fotografie: Infrarotfotografie erzeugt besondere Bildeffekte und durchdringt Dunst besser als sichtbares Licht.
- Sicherheit: Nachtsichtgeräte und Überwachungskameras machen Wärmequellen in der Dunkelheit sichtbar.
- Industrie: Infrarotstrahler härten, trocknen und verformen Materialien, Infrarotlaser schneiden und schweißen.
- Thermografie: Wärmebildkameras zeigen Wärmeverluste an Gebäuden und helfen der Feuerwehr beim Aufspüren von Glutnestern.
Ist Infrarot schädlich?
- Infrarotstrahlung ist in alltäglicher Dosis nicht schädlich. Sie ist eine natürliche Form elektromagnetischer Strahlung, die der Körper als Wärme wahrnimmt. Sonne, Heizkörper und sogar der menschliche Körper selbst geben ständig Infrarot ab.
- Die Nutzung in Wellness-Anwendungen wie Wärmekabinen oder Rotlichtlampen gilt als sicher, wenn Sie die Hinweise der Hersteller zu Abstand und Dauer beachten.
- Sehr intensive Quellen, etwa Laser oder Industriestrahler, können Haut und Augen durch Hitze schädigen. Besonders empfindlich ist das Auge: Kurzwellige IR-A-Strahlung erreicht die Netzhaut, chronisch hohe Dosen können langfristig die Linse trüben. Wie überall gilt: Die Dosis macht den Unterschied.
Welche Wirkung hat Infrarotstrahlung auf den Menschen?
- Wärmeempfindung: Die Haut absorbiert die Strahlung, die Energie wird zu Wärme. IR-A dringt dabei einige Millimeter ein, IR-B und IR-C wirken an der Hautoberfläche.
- Durchblutungsförderung: Die Wärme erweitert die Gefäße und steigert die Durchblutung des Gewebes.
- Entspannung: Viele Menschen empfinden die Wärme als wohltuend bei verspannter Muskulatur.
Eine ausführliche Einordnung, welche Effekte belegt sind und welche Risiken bestehen, finden Sie im Beitrag zur Wirkung von Infrarotstrahlung auf den Körper.
Weitere Lektüre
Vertiefende Grundlagen bieten die Themenseiten des Bundesamts für Strahlenschutz, die in den Quellen verlinkt sind, sowie der Wikipedia-Eintrag zur Infrarotstrahlung. Praktische Anwendungen rund ums Heizen finden Sie in unseren Ratgebern, etwa zu den Einsatzgebieten der IR-Strahlung.
