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赤外線(IR)

最終更新日 2018年9月10日

1 赤外線とは...

太陽から放射される電磁波(太陽放射)の一種です。
太陽が放射する電磁波は、波長が短いX線から紫外線、可視光線、赤外線、波長が長い電波までと非常に広範囲にわたっていますが、目に見える光かどうかで分類すると、下図のように3つに分類されます。
(1)目に見える可視光線(波長が380~780nm)を中央に、
(2)可視光線より波長が短く目に見えない領域(図の左側)には、「紫外線」(200~380nm)とこれよりもさらに波長の短いX線
(3)可視光線より波長が長く目に見えない領域(図の右側)には、「赤外線」(780nm~1mm)とこれよりもさらに波長の長いマイクロ波

7色に見える虹の赤色のさらに外側にある目に見えない長い波長の光線が、赤外線(IR = Infrared rays)です。
その反対に、紫色のさらに外側にある目に見えない短い波長の光線が、紫外線(UV = Ultraviolet rays)です。

紫外線,可視光線,赤外線の区分を波長別に図示

2 赤外線の種類

赤外線は波長の違いによりいくつかに分類されます。波長の区分は学会などにより若干異なりますが、ここでは波長の短い方から順に、近赤外線(~1.5μm)、中赤外線(1.5μm~4μm)、遠赤外線(4μm~)の3つに分類します。 

3 赤外線の性質

一般に、光は波長が長くなるほど屈折せずに直進する性質があり、波長の長い赤外線はこの性質が大きく、特に、赤外線の中でも波長の長い遠赤外線が顕著です。
赤外線は、物質に吸収されると分子の熱運動を引き起こし、物質の温度を上昇させることから、「熱線」とも呼ばれます。
また、すべての物質からはその絶対温度の4乗に比例した赤外線が放射されています(赤外放射)。

4 大気汚染との関係

地上から上空の気温をみると、地上の方が気温が高く、高度が100m高くなるにつれて気温が1℃ほど低くなります。
しかし、地表面から天空に向けて放射される赤外線(地球放射)が地表面の熱を奪うことにより、地表面付近の温度が低下すると、地上と上空との温度差が小さくなります。
さらに、地表面付近の温度が低下すると、上空の気温の方が高くなることがあります(気温の逆転)。このようになると上下方向の対流がおこらず、地上付近で発生した汚染物質は拡散しにくくなって滞留し、濃度が高くなることがあります。
このように、地表面からの放射は、大気汚染物質の「拡散のしやすさ」を表す指標である「大気安定度」を左右する要因の一つとなります。

5 赤外線の用途

・赤外線の熱効果を利用したものが、赤外線式ストーブや電気炬燵などの暖房器具やグリルなどの調理器具です。
・赤外線の放射を利用して、赤外線の波長から物体の表面温度を知ることができます。特に、3~5μmと8~14μm の波長帯の赤外線は大気の吸収を受けないため、航空機や人工衛星などによるリモートセンシング技術はこの原理を応用しています。
・このほか、テレビやビデオなどの家庭用の家電製品には赤外線リモコンが使われ、オートフォーカスのカメラや自動ドアなどのセンサーには赤外線センサーが使われています。

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