תת-אדום – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
←צילום בתת-אדום: תוספות |
תוספות |
||
שורה 6:
==היסטוריה==
[[תמונה:Ir girl.png|שמאל|ממוזער|250px|קרינה תת-אדומה - תצלום של שתי נערות]]▼
את הקרינה תת-אדומה גילה האסטרונום הבריטי [[ויליאם הרשל]] בשנת [[1800]], עת ערך ניסוי בו הצמיד מדחום כספית ל[[מנסרה (אופטיקה)|מנסרה]] שמפצלת אור לבן לאלומות אור בצבעים שונים. כאשר בדק את הטמפרטורה שמדד המדחום, כתוצאה מהצבעים הפוגעים בו, גילה שגם מעבר לאלומת האור האדום הנשבר דרך המנסרה, עלתה הטמפרטורה במדחום, אף שלא נראה שם צבע כלשהו.
שורה 18 ⟵ 17:
* IR-C: {{כ}}3–1000 מיקרון (0.003–1 מ"מ).
את תחום C ניתן לחלק לתת-תחומים:
* תת-אדום בינוני (MWIR) או ביניים (IIR): {{כ}}3–8 מיקרון. תחום 3–5 מיקרון מתוכו הוא חלון אטמוספירי המשמש לטילים מונחי חום, בעיקר כאלו המתבייתים על גזי הפליטה של מטוסי סילון, ומאפשר גם תמונה של עצמים סביב טמפרטורת החדר. בתחום זה משמשים גלאי [[אינדיום]]-[[אנטימון|אנטימוניד]] (InSb).
* תת-אדום ארוך (LWIR) או ביניים (IIR): {{כ}}8–15 מיקרון. תחום זה משמש
* תת-אדום רחוק (FIR) או ביניים (IIR): {{כ}}15–1000 מיקרון. תחום זה חופף את תחום [[קרינת טרה-הרץ]] אשר מטופלת לעיתים בתחום התת-אדום ולעיתים בתחום המיקרוגל.
==מאפייני תמונות תת-אדום==
כאשר צופים בעצם מסוים, הקרינה שנצפית בגלאי היא סכום הקרינה שנפלטת מהעצם (הפליטה העצמית) והחזרה של קרינת הסביבה מהעצם. על פי [[חוק פלאנק]] עבור [[גוף שחור]], עצם חם יותר פולט קרינה רבה יותר. חוק זה נכון עבור מרבית הגופים בטבע ומעשה ידי אדם (אם כי קיימות נורות כגון [[LED]] אשר פולטות קרינה עם אופי שונה לחלוטין). עוצמת הקרינה הנקלטת בגלאי גדלה לכן עם הטמפרטורה של הסביבה ושל העצם הנצפה.
===תת אדום בינוני ורחוק: "צילום חום"===▼
פליטה עצמית תלויה
תמונה בתת אדום מעל 3 מיקרון שונה לחלוטין מתמונת אור נראה או תת-אדום קרוב. הסיבה המרכזית היא שמרבית הקרינה מגיעה מפליטה עצמית של העצמים, ולא מהחזרת אור הסביבה (בתנאי סביבה רגילים). על פי [[חוק פלאנק]] ככל שעצם חם יותר הוא יפלוט קרינה רבה יותר, ועל פי [[חוק ההסחה של וין]] מרבית הקרינה תהיה באורך גל קצר יותר. בקירוב, עוצמת הקרינה מתכונתית לטמפרטורת העצם. לכן תמונה באורכי גל כאלו נקראת גם תמונת חום, וגלאים הפועלים בתחום נקראים גם גלאי חום.▼
בנוסחה, סך הקרינה מהעצם היא
כאשר
▲===תת אדום בינוני ורחוק: "צילום חום"===
▲פליטה עצמית תלויה כאמור בטמפרטורת החומר אך גם בתכונות החומר ופני השטח שלו. את התכונות הללו מכמתים בגודל שנקרא [[אמיסיביות]], התלוי באורך הגל, טמפרטורת העצם ופני השטח שלו (גם ברמת הליטוש).
▲[[תמונה:Ir girl.png|שמאל|ממוזער|250px|קרינה תת-אדומה - תצלום של שתי נערות]]
עבור מרבית העצמים הטבעיים, וגם עבור עצמים מלאכותיים (מלבד משטחים מלוטשים) האמיסיביות קרובה מאוד ל-1 (לרוב מעל 0.9)
▲
▲:<math>T_{tot}=\varepsilon T +(1-\varepsilon)T_{env}</math>,
במקרים רבים עוצמת הקרינה מתכונתית בקירוב לטמפרטורת העצם, ואת הקרינות בנוסחה למעלה מחליפים בטמפרטורות:
▲כאשר <math>\varepsilon</math> היא האמיסיביות, <math>T</math> היא טמפרטורת העצם ו-<math>T_{env}</math> היא טמפרטורת הסביבה.
:<math>T_{tot}=\varepsilon T +(1-\varepsilon)T_{env}</math>.
יש לשים לב: תופעה זו נכונה בטמפרטורות הנפוצות בעולם, שהן החל מכמה מאות מעלות מתחת לאפס צלסיוס ועד כמה מאות מעלות צלסיוס. בכמה מאות מעלות גם תמונת אינפרה אדום קרוב
את המאפיינים הללו אפשר לראות בתמונה משמאל: הנשים חמות יותר מהסביבה, ואזורי הפנים ובייחוד העיניים חמים יותר משאר הגוף, למשל הבגדים והשער שהם מבודדי חום. אותם המאפיינים נראים גם בתמונת הכלב שלמעלה.
▲עבור מרבית העצמים הטבעיים, וגם עבור עצמים מלאכותיים (מלבד משטחים מלוטשים) האמיסיביות קרובה מאוד ל-1 (לרוב מעל 0.9) ולכן התמונה ברובה מורכבת מפליטה עצמית, כפי שנכתב למעלה.
▲יש לשים לב: תופעה זו נכונה בטמפרטורות הנפוצות בעולם, שהן החל מכמה מאות מעלות מתחת לאפס צלסיוס ועד כמה מאות מעלות צלסיוס. בכמה מאות מעלות גם אינפרה אדום קרוב יורכב ברובו מתמונת פליטה עצמית.
===תת-אדום קרוב===
שורה 40 ⟵ 43:
==בטבע==
בעלי חיים שונים מסוגלים לראות אור בתדר תת-אדום. טורפים שונים, למשל, כגון נחש ה[[עכסן]], משתמשים בראייה בתחום התת-אדום למעקב אחר חום הגוף של טרפם גם בשעות הלילה, או כשהטרף מסתתר בסבך.
==גלאי תת-אדום==
הגלאים נחלקים לשתי קבוצות עיקריות:
* גלאים [[תא פוטו-וולטאי|פוטו-וולטאים]] - הם צימוד [[מוליך למחצה|מוליכים למחצה]] שהוא [[צומת PN]]. חלקיק אור ([[פוטון]]) שפוגע באזור הצומת יוצר זרם, שנמדד הופך לתמונה.
* גלאים בולומטריים - גלאים בעלי התנגדות שמשתנה עם שינוי טמפרטורה. הקרינה שפוגעת בגלאי גורמת להתחממותו ולכן לשינוי ההתנגדות שלו, במידה שניתנת למדידה. התקנים רגישים מאוד מסוג זה משמשים בחקר [[קרינת רקע קוסמית]], שהם גלאים [[מוליך על|מוליכי על]] בטמפרטורה שהיא על גבול המעבר בין מוליך רגיל למוליך על. במצב זה כל שינוי זעיר בטמפרטורה גורם לשינוי גדול מאוד בהתנגדות<ref>[http://www.yale.edu/proberlab/bolometers.html Superconducting Bolometers at Yale Prober Lab]</ref>. התקנים רגישים פחות מסוג זה משמשים לתמונות בתחום 8-14 מיקרון.
איכות הגלאי נקבעת בעיקר לפי רגישותו, שנמדדת בהפרדת הטמפרטורה שלו, שנקראת NETD {{כ}}- ‎(Noise equivalent Temperature Difference)‎ - כלומר רעש הגלאי כפי שנמדד ביחידות טמפרטורה. זהו בקירוב הפרש הטמפרטורות המינימלי שניתן להבחנה, וככל שהוא נמוך יותר הגלאי רגיש יותר. גלאים בולומטריים רגילים מגיעים לכמה מאיות של מעלה קלווין, בעוד גלאים מוליכי-על מגיעים למיליוניות של מעלה.
גורם נוסף חשוב המשפיע על איכות הגלאי הוא זמן התגובה שלו - גלאי טוב הוא בעל זמן תגובה קצר יותר.
==שימושים==
שורה 66 ⟵ 78:
* [http://www.haaretz.co.il/hasite/pages/ShArt.jhtml?itemNo=104509&contrassID=2&subContrassID=18&sbSubContrassID=0 עקרונות הפעולה של שלט רחוק], באתר "הארץ"
* [http://www.haaretz.co.il/hasite/pages/ShArt.jhtml?itemNo=115099&contrassID=2&subContrassID=18&sbSubContrassID=0 עקרונות הצילום האוטומטי], באתר "הארץ"
==הערות שוליים==
{{הערות שוליים|יישור=שמאל}}
{{הספקטרום האלקטרומגנטי}}
| |||