Sejarah Infra Merah

Kurang dari 200 tahun yang lalu keberadaan infrared menjadi bagian dari spektrum elektromagnetik bahkan tidak dicurigai. Makna asli dari spektrum infrared, atau hanya ‘infrared‘ seperti yang sering disebut, sebagai bentuk radiasi panas mungkin kurang jelas hari ini daripada pada waktu penemuannya oleh Herschel pada tahun 1800.

Penemuan ini dibuat secara tidak sengaja saat mencari bahan optik baru. Sir William Herschel-Royal Astronom kepada Raja George III dari Inggris, dan sudah terkenal dengan penemuan planet Uranus-sedang mencari bahan penyaring optik untuk mengurangi kecerahan gambar matahari dalam tata surya teleskop selama pengamatan. Sementara pengujian sampel berbeda dari kaca berwarna yang memberikan kecerahan pengurangan serupa ia tertarik untuk menemukan bahwa beberapa sampel berlalu sangat sedikit panas matahari, sementara yang lain berlalu begitu banyak panas yang ia mengambil risiko kerusakan mata setelah beberapa detik ‘pengamatan.

Herschel segera yakin akan perlunya mendirikan percobaan sistematis, dengan tujuan mencari satu bahan yang akan memberikan pengurangan yang diinginkan kecerahan serta pengurangan maksimum panas. Ia mulai percobaan dengan benar-benar mengulangi percobaan prisma Newton, tetapi mencari efek pemanasan daripada distribusi visual intensitas dalam spektrum. Dia pertama kali hitam bola lampu merkuri yang sensitif dalam kaca termometer dengan tinta, dan dengan ini sebagai detektor radiasi, ia mulai menguji efek pemanasan dari berbagai warna spektrum yang terbentuk di atas meja dengan sinar matahari yang lewat melalui kaca prisma. Termometer lain, ditempatkan di luar sinar matahari, menjabat sebagai kontrol.

Sebagai termometer menghitam itu bergerak perlahan di sepanjang spektrum warna, suhu bacaan
menunjukkan peningkatan yang stabil dari ungu ujung ke ujung merah. Ini tidak sama sekali tak terduga, karena peneliti Italia, Landriani, dalam percobaan serupa pada tahun 1777 telah melihat efek yang sama. Saat itu Herschel Namun, yang pertama mengakui bahwa harus ada suatu titik di mana efek pemanasan mencapai maksimum, dan pengukuran mereka terbatas pada bagian yang kelihatan dari spektrum gagal untuk menemukan titik ini.

Memindahkan termometer ke dalam kawasan gelap di luar ujung merah spektrum, Herschel menegaskan bahwa
pemanasan terus meningkat. Titik maksimum, ketika ia menemukan itu, terletak jauh melampaui akhir merah-dalam apa yang
dikenal saat ini sebagai “panjang gelombang infra merah ‘.

Ketika Herschel mengungkapkan penemuannya, ia disebut baru ini bagian dari spektrum elektromagnetik sebagai ‘thermometrical spektrum’. Radiasi itu sendiri ia kadang-kadang disebut sebagai ‘panas gelap’, atau hanya ’sinar tak kasat mata’. Ironisnya, dan bertentangan dengan pendapat populer, bukan Herschel yang berasal dari istilah ‘inframerah’. Kata hanya mulai muncul di media cetak sekitar 75 tahun kemudian, dan itu masih tidak jelas siapa yang harus menerima kredit sebagai originator. Herschel penggunaan kaca di prisma-nya percobaan asli menyebabkan beberapa kontroversi awal dengan orang-orang sezamannya tentang keberadaan aktual panjang gelombang inframerah.

Berbeda penyidik, dalam upaya untuk mengkonfirmasi pekerjaannya, menggunakan berbagai jenis kaca tanpa pandang bulu, memiliki transparansi yang berbeda dalam inframerah. Melalui eksperimen di kemudian hari, Herschel menyadari terbatasnya transparansi kaca yang baru-ditemukan radiasi termal, dan ia terpaksa menyimpulkan bahwa optik untuk inframerah mungkin akan dikutuk dengan penggunaan elemen-elemen reflektif secara eksklusif (yaitu pesawat dan cermin lengkung ). Untungnya, hal ini terbukti benar hanya sampai 1830, ketika penyelidik Italia, Melloni, membuat penemuan besar bahwa batu alami garam (NaCl)-yang cukup besar tersedia dalam kristal alam untuk dibuat menjadi lensa dan prisma-adalah sangat transparan dengan inframerah. Hasilnya adalah garam batu menjadi bahan utama optik inframerah, dan tetap demikian selama seratus tahun, sampai seni yang tumbuh adalah kristal sintetis menguasai di tahun 1930-an.

Termometer, sebagai detektor radiasi, tetap tak tertandingi hingga 1829, tahun Nobili menemukan termokopel. (Herschel termometer sendiri bisa dibaca menjadi 0,2 ° C (0,036 ° F), dan kemudian model yang dapat dibaca untuk 0,05 ° C (0.09 ° F)). Lalu sebuah terobosan terjadi; Melloni menghubungkan sejumlah termokopel secara seri untuk membentuk thermopile pertama. Perangkat baru ini sekurang-kurangnya 40 kali lebih sensitif sebagai yang terbaik dari hari termometer untuk mendeteksi radiasi panas-mampu mendeteksi panas dari satu orang yang berdiri tiga meter jauhnya.

The first so-called ‘heat-picture’ became possible in 1840, the result of work by Sir John Herschel, son of the
discoverer of the infrared and a famous astronomer in his own right. Based upon the differential evaporation of a thin film of oil when exposed to a heat pattern focused upon it, the thermal image could be seen by reflected light where the interference effects of the oil film made the image visible to the eye. Sir John also managed to obtain a primitive record of the thermal image on paper, which he called a ‘thermograph’.

The improvement of infrared-detector sensitivity progressed slowly. Another major breakthrough, made by Langley in 1880, was the invention of the bolometer. This consisted of a thin blackened strip of platinum connected in one arm of a Wheatstone bridge circuit upon which the infrared radiation was focused and to which a sensitive galvanometer responded. This instrument is said to have been able to detect the heat from a cow at a distance of 400 meters.

Seorang ilmuwan Inggris, Sir James Dewar, pertama kali memperkenalkan penggunaan gas cair sebagai agen pendingin (seperti nitrogen cair dengan suhu -196 ° C (-320,8 ° F)) dalam penelitian suhu rendah. Pada 1892 ia menciptakan sebuah wadah isolasi vakum unik yang dimungkinkan untuk menyimpan gas cair untuk seluruh hari. The Common ‘botol termos’, digunakan untuk menyimpan minuman panas dan dingin, adalah berdasarkan penemuannya.

Antara tahun 1900 dan 1920, penemu dunia ‘menemukan’ inframerah. Banyak paten dikeluarkan untuk perangkat untuk mendeteksi personel, artileri, pesawat terbang, kapal-dan bahkan gunung es. Sistem operasi pertama, dalam pengertian modern, mulai dikembangkan selama perang 1914-18, ketika kedua belah pihak program-program penelitian yang ditujukan untuk eksploitasi militer inframerah. Program-program ini termasuk sistem eksperimental untuk musuh intrusi / deteksi, suhu remote sensing, aman komunikasi, dan ‘terbang torpedo’ bimbingan. Sistem pencarian inframerah diuji selama periode ini mampu mendeteksi pesawat yang mendekat pada jarak 1,5 km (0,94 mil), atau orang lebih dari 300 meter (984 ft) jauhnya.

Sistem yang paling peka sampai dengan saat ini semua didasarkan pada bolometer variasi ide, tetapi periode antara dua perang melihat perkembangan dua detektor inframerah baru yang revolusioner: converter gambar dan detektor foton. Pada awalnya, gambar konverter menerima perhatian terbesar oleh militer, karena memungkinkan seorang pengamat untuk pertama kalinya dalam sejarah yang secara harfiah ‘melihat dalam gelap’. Namun, kepekaan konverter gambar terbatas pada panjang gelombang inframerah dekat, dan yang paling menarik sasaran militer (prajurit musuh yaitu) harus diterangi sinar inframerah pencarian. Karena ini melibatkan risiko berikan pengamat posisi ke-dilengkapi sama musuh pengamat, dapat dimengerti bahwa kepentingan militer dalam konverter gambar akhirnya memudar.

Militer taktis kerugian dari apa yang disebut ‘aktif’ (yaitu pencarian dilengkapi beam) thermal imaging sistem
dorongan yang diberikan setelah 1.939-45 perang untuk militer rahasia luas inframerah-program penelitian ke
kemungkinan mengembangkan ‘pasif’ (tidak ada berkas pencarian) sistem di sangat sensitif detektor foton. Selama periode ini, peraturan kerahasiaan militer benar-benar mencegah pengungkapan status teknologi pencitraan inframerah. Rahasia ini hanya mulai terangkat di tengah 1950-an, dan sejak itu perangkat thermalimaging memadai akhirnya mulai tersedia bagi sipil sains dan industri.