Infra­rot­strah­lung: Was ist Infra­rot­strah­lung?

Infra­rot­strah­lung wird auch als IR-Strah­lung, Ultra­rot­strah­lung oder ein­fach Infra­rot bezeich­net. Hier­bei han­delt es sich zusam­men­ge­fasst um eine elek­tro­ma­gne­ti­sche Strah­lung, die sich im soge­nann­ten Spek­tral­be­reich befin­det, wel­cher zwi­schen dem Licht und der län­ger­wel­li­gen Tera­herz­strah­lung liegt. Das Beson­de­re an der Infra­rot­strah­lung ist unter ande­rem, dass sie für das mensch­li­che Auge nicht sicht­bar ist. Den­noch kön­nen wir die Strah­lung wahr­neh­men, und zwar in Form von Wär­me. Sicht­bar ist die Strah­lung nicht, da sie sich außer­halb des Spek­tral­be­reichs befin­det. Die Infra­rot­strah­len befin­den sich zwi­schen den Mikro­wel­len und dem sicht­ba­ren Licht.

Infra­rot­strah­lung liegt im Wel­len­län­gen­be­reich zwi­schen 780 Nano­me­tern bis zu 1 mm. Unter­teilt wer­den kann das Infra­rot­licht dabei noch in nahes Infra­rot, mitt­le­res Infra­rot und fer­nes Infra­rot. Bei der kurz­wel­li­gen IR-A-Strah­lung erreicht der Wel­len­län­gen­be­reich Wer­te zwi­schen 780 – 1.400 Nano­me­tern. Die IR-B-Strah­lung umfasst ein Spek­trum von 1.400 – 3.000 Nano­me­tern. Bei der lang­wel­li­gen IR-C-Strah­lung wer­den Wer­te zwi­schen 3.000 Nano­me­tern und 1mm erreicht.

Die inten­sivs­te Form der natür­li­chen Infra­rot­strah­lung ist das Son­nen­licht. Deren Nut­zen wur­de schon in der Anti­ke erkannt und genutzt. Der Anteil des Infra­rot­lichts an der Son­nen­strah­lung liegt bei etwa der Hälf­te. Die­se Strah­lung erreicht die Erde und wird von die­ser auch wie­der reflek­tiert. Dadurch, dass sich in der Erd­at­mo­sphä­re ver­schie­de­ne Gase befin­den wie Was­ser, Ozon, Koh­len­di­oxid, Methan oder auch FZKW, erfolgt eine Absor­ba­ti­on des Infra­rot­lichts. Dies wie­der­um führt dazu, dass sich die Erde erwärmt. Dies muss auf jeden Fall im Zusam­men­hang mit der Kli­ma­er­wär­mung gese­hen wer­den.
Ent­deckt wor­den ist die Infra­rot­strah­lung im Jahr 1800 von dem Musi­ker und Astro­no­men Fried­rich Wil­helm Her­schel. Dies gelang ihm dadurch, dass er ein Pris­ma in die spek­tra­len Tei­le zer­leg­te. Hier­bei war neben dem sicht­ba­ren Licht auch eine unsicht­ba­re Wär­me­strah­lung erkenn­bar. Dies war das Infra­rot­licht. Infra­rot­licht kann also durch sei­ne Wär­me­ab­ga­be iden­ti­fi­ziert wer­den. Kör­per, die eine Tem­pe­ra­tur über ‑273 Grad Cel­si­us auf­wei­sen, geben Infra­rot­strah­lung ab. Dabei gilt, dass die Men­ge der abge­ge­be­nen Infra­rot­strah­lung mit der Kör­per­tem­pe­ra­tur steigt. Gleich­zei­tig ver­kürzt sich die Wel­len­län­ge.

Die Wir­kung von Infra­rot

Infra­rot­strah­lung kann vom mensch­li­chen Kör­per als Wär­me wahr- und auf­ge­nom­men wer­den. Dies geschieht dadurch, dass Mole­kü­le anfan­gen zu schwin­gen, und so Wär­me erzeugt wird. Die Strah­lung geht dabei bis in die Unter­haut. Gelangt das Infra­rot­licht in die Augen, dann erreicht es die Netz­haut. Dabei bewegt sich das Licht vor­nehm­lich an der Kör­per­ober­flä­che. Durch geziel­te Lei­tung kann das Infra­rot aber auch in tie­fe­re Haut­re­gio­nen ein­drin­gen. Ent­schei­dend ist dabei der Was­ser­an­teil im Gewe­be. Infra­rot­strah­lung wird durch Was­ser absor­biert. Ent­spre­chend liegt es am Was­ser­ge­halt, wie tief die Strah­lung in die Haut ein­drin­gen kann und wel­che Wir­kung erzielt wird. Gene­rell kann eine Ein­dring­tie­fe von bis zu 5mm erreicht wer­den. Hier erreicht man schon die Unter­haut des Gewe­bes. Gene­rell kann man fest­hal­ten, dass kür­ze­re Wel­len­län­gen eine höhe­re Ein­dring­tie­fe errei­chen.

Anwen­dungs­be­rei­che

Infra­rot­strah­lung ist vor allem aus dem Bereich der Medi­zin ein Begriff. Auch im Well­ness­be­reich wird mit Infra­rot­strah­lung gear­bei­tet. Die hei­len­de Wir­kung setzt sich bei­spiels­wei­se durch eine Ver­bes­se­rung der Durch­blu­tung um. Zudem kann das Licht dazu füh­ren, dass die Mus­kel­span­nung gesenkt wird. Eine klas­si­sche Behand­lungs­me­tho­de ist die Lin­de­rung mus­ku­lä­rer Schmer­zen. Auch Ver­span­nun­gen kön­nen effek­tiv behan­delt wer­den. Wei­ter wird Infra­rot ein­ge­setzt, wenn eine Auto­im­mun­erkran­kung vor­liegt sowie bei Wund­hei­lungs­stö­run­gen. Zur Behand­lung wer­den meist Heiz­lam­pen ein­ge­setzt. Auch kann die IR-Strah­lung lokal ange­wen­det Ent­zün­dun­gen bekämp­fen. Geht es um eine ganz­heit­li­che Behand­lung des Kör­pers, so wird Infra­rot in Wär­me­ka­bi­nen bereit­ge­stellt. Die Strah­lung kann auch in Form eines Lasers daher­kom­men. Laser wer­den vor allem in der Zahn­heil­kun­de, in Haut­arzt­pra­xen und Augen­kli­ni­ken ver­wen­det. Hier kann man mit Hil­fe des Lasers Mes­sun­gen anstel­len, Ver­öden, Koagu­lie­ren, Schnei­den oder auch eine Licht­the­ra­pie durch­füh­ren.

Infra­rot wird auch im Haus­halt genutzt. Hier kann eine Raum­hei­zung mit Infra­rot betrie­ben wer­den. Im Gegen­satz zu einer kon­vek­ti­ven Wär­me­über­tra­gung ist die Infra­rot­hei­zung um ein viel­fa­ches effi­zi­en­ter. Aber auch die Indus­trie bedient sich der Wär­me­strah­lung. Typi­sche Anwen­dungs­be­rei­che sind dabei bei­spiels­wei­se die Mate­ri­al­t­rock­nung oder auch die Aus­här­tung von Lacken. Gene­rell kön­nen in der Indus­trie ther­mi­sche Pro­zes­se über­wacht und gesteu­ert wer­den. Auch kann mit Hil­fe von Infra­rot eine kon­takt­lo­se Tem­pe­ra­tur­mes­sung erfol­gen. Ein bekann­tes Bei­spiel ist das Fie­ber-Ohrther­mo­me­ter. Die Wär­me­ab­strah­lung kann auch in ein soge­nann­tes Wär­me­bild über­tra­gen wer­den. Hier­bei han­delt es sich dann um Ther­mo­gra­fie. Auch dies kann im Bereich des Bau­we­sens sehr nütz­lich sein, wenn es zum Bei­spiel dar­um geht, Wär­me­ver­lus­te an Gebäu­den fest­zu­stel­len oder bei elek­tri­schen Gerä­ten einen Defekt zu ermit­teln. In der Gastro­nomie kommt Infra­rot häu­fig in Form von Heiz­strah­lern und –pil­zen daher. In der Küche gibt es Infra­rot­grills, wel­che eine gerin­ge­re Rauch­ent­wick­lung mit sich brin­gen.

Ein wei­te­rer Anwen­dungs­be­reich ist die che­mi­sche Ana­ly­se sowie die Kon­zen­tra­ti­ons­be­stim­mung. Dadurch, dass durch das Infra­rot­licht Schwin­gun­gen und Rota­tio­nen erzeugt wer­den kön­nen, kann ein Absorp­ti­ons- sowie Emis­si­ons­spek­trum gemes­sen wer­den. Die Spek­tro­sko­pie fin­det sich auch in der Astro­no­mie wie­der. Inter­stel­la­rer Staub hat einen gerin­ge­ren Ein­fluss auf Infra­rot­licht als auf sicht­ba­re Strah­lun­gen. Daher las­sen sich auch „kal­te“ Objek­te erken­nen, obwohl sie nicht leuch­ten.

Im Bereich der Kunst­wis­sen­schaf­ten las­sen sich durch die IR-Strah­lung Male­rei­en unter­su­chen. So kön­nen obe­re Mal­schich­ten durch­drun­gen wer­den, ohne die­se zu berüh­ren oder zu zer­stö­ren, um her­aus­zu­fin­den, wel­che Unter­zeich­nun­gen sich dar­un­ter befin­den.

Im Bereich der Sicher­heit kommt die Infra­rot­strah­lung eben­falls zum Ein­satz. Hier kön­nen Päs­se mit Merk­ma­len aus­ge­stat­tet wer­den, die auf Infra­rot­strah­lung reagie­ren. Glei­ches gilt für Geld­no­ten.
Im Bereich der Vege­ta­ti­on kön­nen ver­schie­de­ne Mes­sun­gen mit­tels Infra­rot vor­ge­nom­men wer­den. Hier las­sen sich Aus­sa­gen tref­fen zum Vege­ta­ti­ons­vo­lu­men. Inter­es­sant sind die­se Wer­te zum Bei­spiel für den Stra­ßen- und Auto­bahn­bau sowie für den Aus­bau von Schie­nen­net­zen. So las­sen sich auch Signa­le emp­fan­gen, wann ein Rück­schnitt erfor­der­lich ist.

Auch in der Foto­gra­fie fin­det die Infra­rot­strah­lung ihren Ein­satz. Hier kom­men spe­zi­el­le Infra­rot­fil­me zum Ein­satz. Die Bil­der eli­mi­nie­ren das sicht­ba­re Licht. Beson­ders gut kann man mit die­sen Kame­ras Natur­auf­nah­men fer­ti­gen und auch bei neb­li­ger Wit­te­rung erkenn­ba­re Auf­nah­men fer­ti­gen. Zu Spio­na­ge- und Auf­klä­rungs­zwe­cken bedient sich auch das Mili­tär die­ser Auf­nah­men. Zusätz­lich ist eine Ent­fer­nungs­mes­sung sehr gut mög­lich. Glei­ches gilt für Nacht­sicht­ge­rä­te oder auch Lenk­flug­kör­per.
Zuletzt nutzt man die Infra­rot­strah­lung noch in den Berei­chen Elek­tro­nik und in der Daten­über­tra­gung. Ein klas­si­sches Bei­spiel ist hier die Nut­zung für Licht­schran­ken. Auch opti­sche Schnitt­stel­len und Fern­be­die­nun­gen funk­tio­nie­ren mit die­sem Prin­zip. Das Glas­fa­ser­netz über­trägt opti­sche Daten mit Infra­rot­wel­len in einem Bereich von 1,55 Mikro­me­tern. Auch Infra­rot­schnitt­stel­len an Com­pu­tern oder Mobil­te­le­fo­nen waren lan­ge Zeit Stan­dard. Mit Wär­me­bild­sen­so­ren arbei­ten auch man­che Her­stel­ler von Spie­le­kon­so­len, um Bewe­gun­gen des Spie­lers erken­nen zu kön­nen.

Mög­li­che Fol­gen

Bei der Bestrah­lung mit Infra­rot­licht muss man aller­dings auf­pas­sen, dann man die Haut nicht zu sehr der Wär­me aus­setzt. Bei einer zu hohen Bestrah­lung kann es zu Stö­run­gen auf­tre­ten, die gene­rell bei zu hoher Wär­me­zu­fuhr zu erwar­ten sind. Hier­zu gehö­ren ein Anstieg der Kör­per­tem­pe­ra­tur, Hit­ze­s­chä­den wie ein Kol­laps oder Krampf, Erschöp­fungs­zu­stän­de oder ein Hitz­schlag. Auch der klas­si­sche Son­nen­stich kann fol­gen. Die­se Gefahr ist beson­ders dann gege­ben, wenn das Licht zu lan­ge auf den Kopf- und Nacken­be­reich strahlt. Eben­so kann Infra­rot dem Auge scha­den. Hier kann es im schlimms­ten Fall zu Netz­haut­schä­di­gun­gen kom­men oder auch einer Lin­sen­trü­bung. Wei­te­re Neben­wir­kun­gen, die im Zusam­men­hang mit der Infra­rot­strah­lung beob­ach­tet wur­den, sind ein beschleu­nig­ter Kol­la­gen­ab­bau sowie eine vor­zei­ti­ge Haut­al­te­rung.

Quel­len