이 글은 적외선에 관한 정보를 다루기 위하여 적외선의 정의와 분류, 적외선이 열선이라 불리는 이유, 적외선과 백열전구에 관한 정보를 담은 글입니다.
# 적외선의 정의와 분류
(1) 적외선의 정의
적외선은 가시광선보다 파장이 긴 전자기파(Electromagnetic Waves)로, 태양이 방출하는 빛을 프리즘(prism)으로 분산시켜 보았을 때 적색선의 끝보다 더 바깥쪽에 있는 전자기파를 적외선이라고 합니다.
- 전자기파 : 전기장과 자기장의 진동 양상이 공간에서 진행하는 파동으로 빛 또한 전자기파의 일종입니다.
- 프리즘 : 광선을 굴절 및 분산시킬 때 쓰는, 유리나 수정 따위로 된 다면체의 광학 부품으로 용도에 따라 분산 프리즘, 편각 프리즘, 편광 프리즘으로 구분된다.
(2) 적외선의 분류
파장의 길이 0.75 ~ 3 마이크로 미터의 적외선을 근적외선, 3 ~ 25 마이크로미터의 것을 적외선, 25 마이크로미터 이상의 것을 원적외선 이라고 부릅니다. 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열작용을 가지고 있는 것이 특징이며, 이 때문에 열선이라고 부르기도합니다. 태양이나 발열체로부터 공간으로 전달되는 복사열(Radiant Heat)은 주로 이 적외선에 의한 것입니다.
- 자외선 : 파장이 가시광선보다 짧은 전자기파
# 적외선이 열선이라 불리는 이유
(1) 적외선의 공진현상
적외선이 강한 열효과를 가지고 있는 것은 적외선의 주파수가 물질을 구성하고 있는 분자의 고유 진동수와 거의 비슷하기 때문입니다. 이는 물질에 적외선이 부딪히면 전자기적 공진현상을 일으켜 적외광파의 에너지가 효과적으로 물질에 흡수되기 때문입니다.
- 주파수 : 주기 현상에 있어서 단위 시간 또는 길이 사이에 동일한 상태가 반복되는 횟수
- 공진현상 : 진동체의 고유 진동수에 같은 진동수의 강제력을 가했을 때 약간의 힘으로 대단히 큰 진동을 일으키는 현상
(2) 적외선 분광분석의 원리
특히 액체나 기체 상태의 물질은 각각의 물질에 특유한 파장의 적외선을 강하게 흡수합니다. 이. 흡수 스펙트럼(Spectrum)을 조사하여 물질의 화학적 조성, 반웅과정, 분자구조를 정밀히 추정하는 수단으로 쓰는데, 이것을 적외선 분광 분석이라고 합니다. 또, 적외선은 파장이 길기 때문에 자외선이나 가시광선에 비하여 미립자에 의한 산란효과가 적어서 공기를 비교적 잘 투과합니다.
- 미립자 : 직경이 마이크로미터로 측정되는 고체입자를 말한다. 성간물질 중 실리케이트나 탄소나 물의 입자.
# 적외선과 백열전구
보통의 텅스텐(W, Tungsten) 백열전구로부터 방출되는 빛도 대부분 적외선이며, 가시광선은 발광 에너지 총량의 2~3%에 불과합니다. 텅스텐 필라멘트 전구는 약 3.5 마이크로미터 까지의 근적외선만을 방출하며, 보다 넓은 파장 영역의 적외 선원으로는 가열된 흑체(Blackbody)와 네른스트 전구가 있습니다.
- 흑체 : 자기에게 입사되는 모든 파장대의 복사에너지를 완전히 흡수하는 이상적인 물체
- 네른스트 : 독일의 물리화학자로 열역학 제 3법칙을 발표하고 물질을 절대영도로 하는 열량계를 만들어내는 일은 불가능하다고 주장하였다.
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