遠赤外線初めの一歩

(1)赤外線の発見

 太陽光が当たると温かくなることは、誰でも知っています。その太陽光の中に「目には見えないが、物を温めることができる部分がある」ことを発見したのが、イギリスの天文学者ハーシェルです。
 1800年ハーシェルは、太陽光をプリズムに通していたとき、7色に分光された可視光の赤色より外側の位置に置いた温度計の指示値が上昇したことに気づきました。このことで目には見えないが、物を温める「赤外線」が存在することを発見しました。

Placeholder image図1 パーシェルの実験模式図

(2)赤外線の中の遠赤外線

 目には見えないが、物を温める力のある光は、図1に示すように「赤色の外」側に存在していることから、「赤外線」と名付けられました。赤外線は、「X線」、「紫外線」、「可視光線」、「マイクロ波」「ラジオ波」などと同じ「電磁波」であります。「波長」によって、その呼び名と性質が違うわけです。
 赤外線は「近赤外線」と「遠赤外線」に分けられます。遠赤外線協会では、地球上に広く分布し、動植物に不可欠な水の分子振動波長である3μmを基点に、私たちの身の回りにある品物の分子振動波長を含む波長3μm(ミクロン)から1mm(ミリ)=1,000ミクロンまでを遠赤外線と定義しています。

Placeholder image図2 電磁波における遠赤外線の位置付け

 私たちの身の回りにある多くの物質(金属を除く、プラスチックス、塗料、繊維、木材、ゴム、食物など)は、2.5μm~30μmの波長域(主に遠赤外域)の電磁波をよく吸収します。また、セラミックスは加熱されると、この波長域の遠赤外線を主に放射します。セラミックスヒータから放射される遠赤外線が、加熱・乾燥源として産業/民生分野で広く利用されているのはこのためです。
 気体のうち空気(窒素と酸素)は遠赤外線を吸収しませんが、炭酸ガス(CO2)や水蒸気(H2O)は遠赤外線を吸収します。

(3)どんなものが遠赤外線を放射するのだろうか?

 絶対ゼロ度(-273℃)という低温でない限り、全ての物質は遠赤外線を放射し、温度が高ければ高いほど、放射量(エネルギー)が多くなります。温度が同じ場合は、物質により、また、その表面状態により、放射量に違いが生じます。中でもセラミックスは遠赤外線を多く放射します。金属は放射量が少なく、よく反射しますので、ヒータの裏に設置し、反射板として使われます。
 同じ物質が2つ離れて存在する場合に、温度が高い方から低い方へエネルギーが放射され、熱が移動した結果、長い時間の後には同じ温度になります。

参考資料
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