Reflectie en absorbtie van infrarood licht

Onderwerp:

Freek Spruijt en Pieter Straathof

Slechts een klein deel van het elektromagnetisch spectrum is zichtbaar voor de mens. Infrarood bijvoorbeeld is onzichtbaar; het heeft een grotere golflengte dan zichtbaar licht.

Infrarode straling kent vele toepassingen. In de geneeskunde bijvoorbeeld wordt het gebruikt om spier- en gewrichtspijnen tegen te gaan (warmtetherapie). De infrarood-fotografie maakt gebruik van het verschijnsel dat een voorwerp met een hogere temperatuur meer infrarode straling uitzendt. Zo kunnen in het donker levende (warme) wezens onderscheiden worden van hun omgeving. Eén van de bekendste toepassingen is de afstandsbediening.

Freek en Pieter hebben m.b.v. een tv en afstandsbediening onderzocht welke materialen infrarode straling doorlaten en/of reflecteren. Ze denken dat materialen die zichtbaar licht doorlaten/reflecteren ook infrarood doorlaten/reflecteren.

figuur 1(doorlaten)
figuur 2(reflecteren)

De gebruikte materialen zijn:

  • krantepapier
  • karton
  • golfkarton
  • menselijk lichaam
  • glas
  • dubbelglas
  • gordijnstof
  • spiegel
  • glas gevuld met water
  • glas gevuld met spiritus (blauw)
  • glas met lampeolie (rood)
  • glas met koelvloeistof (groen)
  • glas met modder

De afstanden tussen de zender (afstandsbediening), het materiaal en de ontvanger (sensor op de tv) zijn steeds gevarieerd.

Het blijkt dat alleen glas, dubbelglas en de glazen gevuld met water, spiritus, lampeolie en koelvloeistof infrarood doorlaten. Reflectie treedt op bij alle materialen. De afstanden maken hierbij niets uit (de meting is echter binnenshuis gjdaan, dus de afstanden waren niet zeer groot). De metingen ondersteunen de hypothese. Dat krantenpapier wel zonnelicht doorlaat en geen infrarood, komt doordat de lichtsterkte van zonnelicht veel groter is dan die van de infrarode straal van de afstandsbediening. Toch leveren de resultften onvoldoende bewijs voor een conclusie.

Bij onderstaande metingen is de sensor van de tv op een klein streepje na bedekt, zodat nauwkeuriger gemeten kan worden.

Freek en Pieter hebben ook de hoek van inval vergeleken met de hoek van weerkaatsing. Dit hebben ze gedaan door te meten bij welke hoek van weerkaatsing de signaal ontvangen wordt door de tv. De invalshoek is steeds gevarieerd. De meetresultaten zijn zoals verwacht in overeenstemming met de terugkaatsingswet: hoek van inval = hoek van terugkaatsing. Tenslotte hebben ze geprobeerd de golflengte te bepalen m.b.v. een tralie met een bekende tralieconstante d. Zie figuur 3.

figuur 3

De hoeken waarbij versterking plaatsvindt is gevonden door met de tv te schuiven. De golflengte λ kan gevonden worden met de formule:

Hierin is n de orde van de maximum en α de hoek. I.p.v. een tralie kan ook een cd of lp (met bekende tralieconstantes) gebruikt worden. Zie figuur 4.

figuur 4

Hierbij geldt dezelfde formule als bij de tralie. Freek en Pieter weten dat de infrarode straling uit de afstandsbediening een golflengte heeft van 920 nm. De gevonden waarden m.b.v. van een tralie, cd en lp zijn echter allemaal groter. Dit komt waarschijnlijk doordat ze niet de eerste orde maximum hebben gevonden maar een hogere orde. Het is moeilijk nauwkeurig te meten met een tv en een afstandsbediening.