Beschreibung
In diesem Exponat kann man in eine Kamera blicken, die Strahlung im mittleren Infrarotbereich sichtbar macht. Am Tablet erscheint ein Infrarot-Selfie von dir. In diesem Bild erscheinen warme Bereiche hell, fast weiß, die kühlen Bereiche violett. Mit dem Plexiglas-Rad kannst du vier unterschiedliche Materialien zwischen dich und die Kamera bringen: Eine Aluminiumplatte, eine schwarze Kunststofffolie, eine Glasscheibe und einen Silizium-Wafer. Dabei wirst du eine verblüffende Entdeckung machen: Die schwarze Folie und der Silizium-Wafer, die für sichtbares Licht komplett undurchsichtig sind, sind für die unsichtbare Infrarotstrahlung transparent. Dagegen ist Glas für die Infrarotstrahlung undurchsichtig.
Warum ist das so? Was unterscheidet die Infrarotstrahlung von sichtbarem Licht? Im physikalischen Teilchenbild ist die Energie der Photonen (Lichtteilchen) im Fall der Infrarotstrahlung geringer als bei sichtbarem Licht. Durch die unterschiedliche Energie kommt es zu unterschiedlichen Wechselwirkungen der Strahlung in Materie. Sichtbares Licht wird beispielsweise von elektronischen Zuständen der chemischen Bindungen in der Kunststofffolie absorbiert. Im Glas regt die Infrarotstrahlung Schwingungen der Atome an und wird dadurch absorbiert. Frei bewegliche Elektronen in der Metallplatte reflektiert sowohl Infrarotstrahlung als auch sichtbares Licht, daher ist die Platte für beide Strahlungsarten undurchsichtig. In der Spektroskopie-Abteilung am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf wird Infrarotstrahlung (mittleres Infrarot und fernes Infrarot) genutzt, um Einblicke in elementare Prozesse in neuen Materialien, beispielsweise atomar dünne Halbleiter, zu erhalten. Die Infrarotstrahlung kann dabei passgenau mit Schwingungen des Kristallgitters oder auch magnetischen Wellen und vielen weitere Anregungszuständen der passenden Energie wechselwirken. Mit Hilfe von intensiven Infrarot-Lichtblitzen aus leistungsstarken Lasersystemen lassen sich diese Anregungen nicht nur nachweisen, sondern können gezielt im Takt des Lichts verändert werden, wodurch neue Eigenschaften auf kurzen Zeitskalen entstehen.
