Fa'ata'ita'iga o Fesili Talanoaga e uiga i le Infrared
Pendahuluan
O le infrared o se ituaiga o galu eletise e umi atu lona galu nai lo le malamalama vaaia ae pu'upu'u nai lo galu leitio. E tele fa'aoga o galu infrared, mai tekinolosi ma vaila'au i feso'ota'iga ma le saogalemu. I totonu o lenei tusiga, o le a matou talanoaina ni fa'ata'ita'iga o fa'afitauli e feso'ota'i ma le infrared ma a latou fa'amatalaga e maua ai se malamalamaga loloto i lenei manatu.
Teoria Fa'avae o le Infrared
O le infrared e iai le galu e amata mai le 700 nanometers (nm) i le 1 millimeter (mm). Na maua lenei galu e William Herschel i le 1800 a'o faia ni fa'ata'ita'iga e fua ai le vevela o lanu eseese i le fusi o le malamalama. Na ia iloa ai o vaega i fafo atu o le fusi o le malamalama mumu, e le vaaia e mata o le tagata, e sili atu ona maualuga le vevela.
Ua vaevaeina le infrared i ni vaega se tele e faʻavae i lona galu:
1. Latalata-Infrared (NIR): 700 nm – 1.4 µm
2. Infrared Feololo (Mid-Infrared, MIR): 1.4 µm – 3 µm
3. Fa'amalama Mamao (FIR): 3 µm – 1 mm
O masini e pei o meapueata infrared po'o le thermography, mea fa'atonutonu mamao, ma feso'ota'iga fiber-optic e fa'aaogaina le tekonolosi infrared mo le tele o fa'amoemoega. E mafai fo'i ona fa'aaogaina le malamalama infrared e iloilo ai le tu'ufa'atasiga o meafaitino e ala i le infrared spectroscopy.
Fesili Fa'ata'ita'i ma Talanoaga
Fesili 1
Fesili:
E fa'aaogā e le remote TV le infrared e fa'asalalau ai fa'ailo i le TV. Afai o le galu o le infrared e fa'aaogā e 950 nm ma le saoasaoa o le malamalama e \(3 \times 10^8 \) m/s, o le a le televave o le galu infrared?
Talanoaga:
E mafai ona fuafuaina le televave o galu eletise e faʻaaoga ai le fua faʻavae o le sootaga i le va o le galu (\(\lambda\)) ma le televave (f):
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
faatasi ai ma:
– \( f \) = televave (Hz)
– \( c \) = saoasaoa o le malamalama (\(3 \times 10^8 \) m/s)
– \( \lambda \) = galu (m)
I lenei fesili, o le galu (\(\lambda\)) ua tuʻuina atu i nanometers (nm), o lea e manaʻomia ai le liua i mita (m):
\[ 950 \, nm = 950 \times 10^{-9} \, m \]
O lenei ua tatou suia nei tau i totonu o le fua fa'atatau:
\[ f = \frac{3 \times 10^8 \, m/s}{950 \times 10^{-9} \, m} = 3.16 \times 10^{14} Hz \]
O lea la, o le televave o le galu infrared e \(3.16 \times 10^{14} \) Hz.
Fesili 2
Fesili:
E fa'aaogaina se meapueata infrared e iloa ai le vevela mai se mea. O lo'o iai i le meapueata se masini e iloa ai galu e ma'ale'ale i le va o le 8 micrometers (µm) ma le 14 µm. O le a le tele o le vevela e mafai ona iloa e le meapueata?
Talanoaga:
Mo le fuafuaina o le tele o taimi e sili ona maualuga ma le tele o taimi e maualalo ai, matou te faʻaaogaina le fua faʻatatau lava e tasi e pei o le fesili muamua:
\[ f = \frac{c}{\lambda} \]
Muamua, liliu le galu mai micrometers (µm) i mita (m):
\[ 8 \, µm = 8 \times 10^{-6} \, m \]
\[ 14 \, µm = 14 \times 10^{-6} \, m \]
Ia fuafua nei le tele o taimi e fa'aaogaina (\( f_{max} \)) ma le tele o taimi e fa'aaogaina (\( f_{min} \)):
\[ f_{max} = \frac{3 \times 10^8 \, m/s}{8 \times 10^{-6} \, m} = 3.75 \times 10^{13} Hz \]
\[ f_{min} = \frac{3 \times 10^8 \, m/s}{14 \times 10^{-6} \, m} = 2.14 \times 10^{13} Hz \]
O lea la, o le vaega o le televave e mafai ona iloa e le meapueata infrared o le \(2.14 \times 10^{13} \) Hz i le \(3.75 \times 10^{13} \) Hz.
Fesili 3
Fesili:
O se mea faitino e fa'asalalauina atu le ave o le infrared i se malosi maualuga i le galu e 10 µm. E fa'atatau i le tulafono o le fesiita'iga a Wien, fuafua le vevela o le mea faitino. Faaaoga le tumau a Wien (\(b\)) o le \(2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K\).
Talanoaga:
O le tulafono o le fesiitaiga a Wien e taʻu mai ai o le oloa o le galu lea e tupu ai le malosi maualuga o le faʻasalalauina (\(\lambda_{max}\)) ma le vevela atoatoa (T) o le mea faitino o se mea e tumau:
\[ \lambda_{max} \cdot T = b \]
faatasi ai ma:
– \(\lambda_{max}\) = galu o le malosi aupito maualuga (m)
– T = vevela o le mea faitino (K)
– \(b\) = le tumau o Wien (\(2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K\))
Ua iloa o le \(\lambda_{max}\) e 10 µm, lea e manaʻomia ona liua i mita:
\[ 10 \, µm = 10 \times 10^{-6} \, m \]
Ia sui nei tau i totonu o le fua fa'atatau:
\[ 10 \times 10^{-6} \, m \cdot T = 2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K \]
O le tali mo le T o le:
\[ T = \frac{2.898 \times 10^{-3} \, m \cdot K}{10 \times 10^{-6} \, m} = 289.8 \, K \]
O lea la, o le vevela o le mea faitino e 289.8 K.
Fesili 4
Fesili:
E te matauina se infrared spectrum o se vailaʻau faʻaola ma maua ai se tumutumuga absorbance i le 3 µm. Afai o loʻo e faʻaaogaina le infrared spectroscopy, o le a le ituaiga o fusi faʻaola e ono mafua ai lenei tumutumuga?
Talanoaga:
E fa'aaogaina e le infrared spectroscopy le mea moni e mitiia e molekula vaila'au galu infrared i ni galu fa'apitoa e fetaui ma le gatete i totonu o molekula. E mafai ona fa'afeso'ota'i galu infrared fa'apitoa ma ni ituaiga fa'apitoa o fusi fa'akemikolo:
– O fusi o le CH i totonu o fa'aputuga fa'aola e masani ona mitiia i galu e tusa ma le 3 µm.
– O fusi OH i totonu o ava malosi ma carboxylic acid e masani ona mitiia i le pe tusa o le 2.7-3.5 µm.
– O fusi NH i totonu o amines e masani ona mitiia i le pe tusa o le 3.1-3.3 µm.
Mai faʻamatalaga ua tuʻuina atu, o le tumutumuga o le mitiia i le 3 µm e foliga mai ona o le gatete o le CH4.
O lea la, atonu o le mea e nafa ma le tumutumuga o le absorbance i le 3 µm o le CH bond i le vailaʻau faʻaola.
I'uga
I totonu o lenei tusiga, ua matou talanoaina ai ni faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli ma talanoaga e fesoʻotaʻi ma galu infrared. E ala i nei faʻataʻitaʻiga, e mafai ona tatou malamalama atili i manatu autu o le televave, galu, ma le vevela i le tulaga o le infrared radiation, faʻapea foʻi ma a latou faʻaoga i le spectroscopy. O le infrared o se vaega taua o le electromagnetic spectrum ma e tele ona faʻaoga i vaega eseese, o lea o le suʻesuʻeina e mafai ona maua ai ni malamalamaaga aoga i mea faʻalenatura ma tekinolosi.
