Entdeckung der Infrarotstrahlung

Im Jahre 1800 entdeckte der englische Astronom Sir William Herschel die Existenz der Infrarotstrahlungsenergie im langwelligem Bereich oberhalb des sichtbaren Lichtspektrums und zwar als Erwärmungseffekt. In diesem Bereich ist Licht nicht mehr mit den bloßen Augen wahrnehmbar. Herschel beschloß den Erwärmungseffekt der Sonne zu studieren. Hierzu ließ er Sonnenlicht durch ein Prisma einfallen, um ein Farbspektrum sichtbar zu machen. Indem er ein Glasthermometer in diesem Farbenspektrum bewegte, konnte er pro Farbe, von der blauen bis zu der roten Farbe, den Erwärmungseffekt bestimmen. Es stellte sich heraus, dass der erwärmende Effekt in einer Aufwärtsbewegung von Blau nach Rot zunahm. Durch Zufall entdeckte er, dass der Erwärmungseffekt über dem roten Ende des sichtbaren Spektrums weiter zunahm. Dies führte zu der Entdeckung des Infrarotstrahlungsbereichs früher Ultrarot im elektromagnetischen Spektrum.

Was ist Infrarotstrahlung?

In der Verlängerung des Ultraviolettbereiches 0,01 - 0,38 üm befindet sich zunächst sichtbares Licht 0,38 - 0,78 üm und anschließend das Infrarotspektrum 0,78 - 1000 üm. Im Gegensatz zu den ersten beiden hat Infrarotstrahlung eine größere Wellenlänge. Infrarotstrahlung besteht also aus elektromagnetischen Wellen mit Wellenlängen von 0,78 - 1000 üm.

Im Infrarotbereich treffen Strahlen auf Oberflächen von Objekten und die enthaltene Energie wird in Form von Wärme freigesetzt. Infrarotstrahlung befindet sich zum größten Teil im nicht sichtbaren Bereich. Je kürzer die Wellenlänge ist, desto größer ist die Energie der Strahlung.

Daher findet nach DIN 5031 die Unterscheidung zwischen nahem Infrarot A 0,78 - 1,4 üm, mittlerem Infrarot B 1,4 - 3,0 üm und fernem Infrarot C 3,0 - 1000 üm statt.

D. h. Infrarot A hat die größte Energie der Strahlung und Infrarot C die geringste.

Die Wellenlänge der Strahlung besagt etwas über die Strahlungsart oder die Form in der die Energie sich befindet. Die Strahlungsintensität dagegen besagt etwas über die gesamte Menge Energie im Zeitverlauf Wattage.

Infrarotstrahlung in der Natur

Infrarotstrahlung ist in der Natur eine wesentliche Art der Wärmeübertragung. Nehmen wir als sehr gutes Beispiel die Sonne:

Durch Kernfusion produziert die Sonne eine enorme Menge Energie. Die Sonne strahlt diese Energie in verschiedenen Wellenlängen aus. Zu diesem Strahlungsspektrum gehören u.a. Ultraviolettstrahlung, sichtbares Licht und Infrarotstrahlung.

Nach einer Reise von ca. 8 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 1.080.000.000 Stundenkilometern durch den Weltraum treffen die Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche. Die Erdoberfläche wird tagsüber wesentlich durch den Infrarotanteil der Sonnenstrahlen aufgewärmt, abhängig vom Einstrahlungswinkel, der wiederum von der Pendelbewegung der Erdachse (Sommer/Winter) anhängt.

Nachts kühlt die Erde ab, indem sie Wärme in Form von Infrarotstrahlung wieder abgibt. Wenn Infrarotstrahlen auf eine Oberfläche treffen, wird die Strahlungsenergie von den Oberflächenatomen, und zwar unabhängig von der Lufttemperatur, aufgenommen.

Dies erklärt, weshalb Wintersportler sich bei relativ niedrigen Außentemperaturen herrlich sonnen können und dabei angenehme Wärme empfinden.