Vad händer när koldioxid absorberar en IR-foton?

Koldioxid (CO2) molekyler absorberar infraröda (IR) fotoner vid specifika våglängder. Dessa våglängder motsvarar de energinivåer som krävs för att excitera molekylens olika vibrationslägen. När en CO2-molekyl absorberar en IR-foton, får den energi och övergår till en högre vibrationsenerginivå.

Typiskt faller den IR-strålning som absorberas av CO2 inom områdena 15 µm (667 cm-1) och 4,25 µm (2350 cm-1) av det elektromagnetiska spektrumet. Dessa band beror på de asymmetriska sträcknings- och böjningssätten för CO2-molekylen.

Den specifika våglängden som absorberas beror på olika faktorer, inklusive temperatur, tryck och koncentration av CO2 i miljön. Vid rumstemperatur och tryck är de starkaste absorptionsbanden av CO2 centrerade kring 15,8 µm (632 cm-1) och 4,26 µm (2349 cm-1).

CO2s förmåga att absorbera IR-strålning är en avgörande aspekt av jordens naturliga växthuseffekt. När solljus når jordens atmosfär absorberas en del av den IR-strålning som sänds ut av jordens yta av CO2 och andra växthusgaser. Denna absorption håller kvar värme i atmosfären, vilket bidrar till den övergripande uppvärmningseffekten och regleringen av jordens temperatur.

Mätning och övervakning av absorptionen av IR-strålning av CO2 spelar en betydande roll inom olika områden som atmosfärsvetenskap, klimatforskning, övervakning av växthusgaser och miljöavkänning. Forskare använder spektroskopiska tekniker och instrument för att studera och analysera de spektrala egenskaperna och beteendet hos CO2 i olika miljöer.