radiația infraroșie (IR) sau lumina infraroșie este un tip de energie radiantă care este invizibilă pentru ochii umani, dar pe care o putem simți ca căldură. Toate obiectele din univers emit un anumit nivel de radiație IR, dar două dintre cele mai evidente surse sunt soarele și focul.
IR este un tip de radiație electromagnetică, un continuum de frecvențe produse atunci când atomii absorb și apoi eliberează energie. De la cea mai mare la cea mai mică frecvență, radiația electromagnetică include raze gamma, raze X, radiații ultraviolete, lumină vizibilă, radiații infraroșii, microunde și unde radio. Împreună, aceste tipuri de radiații alcătuiesc spectrul electromagnetic.astronomul britanic William Herschel a descoperit lumina infraroșie în 1800, potrivit NASA. Într-un experiment pentru a măsura diferența de temperatură dintre culorile din spectrul vizibil, el a plasat termometre în calea luminii în fiecare culoare a spectrului vizibil. El a observat o creștere a temperaturii de la albastru la roșu și a găsit o măsurare a temperaturii și mai caldă chiar dincolo de capătul roșu al spectrului vizibil.
în spectrul electromagnetic, undele infraroșii apar la frecvențe deasupra celor ale microundelor și chiar sub cele ale luminii vizibile roșii, de unde și numele „infraroșu.”Undele de radiație infraroșie sunt mai lungi decât cele ale luminii vizibile, potrivit Institutului de Tehnologie din California (Caltech). Frecvențele IR variază de la aproximativ 300 gigahertzi (GHz) până la aproximativ 400 terahertzi (THz), iar lungimile de undă sunt estimate să se situeze între 1.000 micrometri (micrometri) și 760 nanometri (2.9921 inci), deși aceste valori nu sunt definitive, potrivit NASA.Similar cu spectrul luminii vizibile, care variază de la violet (cea mai scurtă lungime de undă vizibilă) la roșu (cea mai lungă lungime de undă), radiația infraroșie are propria sa gamă de lungimi de undă. Undele „aproape infraroșii” mai scurte, care sunt mai aproape de lumina vizibilă a spectrului electromagnetic, nu emit căldură detectabilă și sunt ceea ce este descărcat de la o telecomandă TV pentru a schimba canalele. Undele „infraroșii îndepărtate” mai lungi, care sunt mai aproape de secțiunea cu microunde a spectrului electromagnetic, pot fi resimțite ca o căldură intensă, cum ar fi căldura de la lumina soarelui sau focul, potrivit NASA.
radiația IR este una dintre cele trei moduri în care căldura este transferată dintr-un loc în altul, celelalte două fiind convecția și conducerea. Totul cu o temperatură de peste 5 grade Kelvin (minus 450 grade Fahrenheit sau minus 268 grade Celsius) emite radiații IR. Soarele emite jumătate din energia sa totală ca IR, iar o mare parte din lumina vizibilă a stelei este absorbită și reemisă ca IR, potrivit Universității din Tennessee.
uz casnic
aparatele de uz casnic, cum ar fi lămpile de căldură și prăjitoarele de pâine, utilizează radiații IR pentru a transmite căldură, la fel ca și încălzitoarele industriale, cum ar fi cele utilizate pentru uscarea și întărirea materialelor. Becurile incandescente convertesc doar aproximativ 10% din energia lor electrică în energie luminoasă vizibilă, în timp ce celelalte 90% sunt convertite în radiații infraroșii, potrivit Agenției pentru Protecția Mediului.
laserele cu infraroșu pot fi utilizate pentru comunicații punct-la-punct pe distanțe de câteva sute de metri sau de metri. Telecomenzile TV care se bazează pe radiațiile infraroșii transmit impulsuri de energie IR de la o diodă emițătoare de lumină (LED) la un receptor IR din televizor, în funcție de modul în care funcționează lucrurile. Receptorul convertește impulsurile luminoase în semnale electrice care instruiesc un microprocesor să efectueze comanda programată.
Infrared sensing
una dintre cele mai utile aplicații ale spectrului IR este detectarea și detectarea. Toate obiectele de pe Pământ emit radiații IR sub formă de căldură. Acest lucru poate fi detectat de senzori electronici, cum ar fi cei utilizați în ochelarii de vedere nocturnă și camerele cu infraroșu.un exemplu simplu al unui astfel de senzor este bolometrul, care constă dintr-un telescop cu un rezistor sensibil la temperatură sau termistor, în punctul său focal, potrivit Universității din California, Berkeley (UCB). Dacă un corp cald intră în câmpul vizual al acestui instrument, căldura determină o schimbare detectabilă a tensiunii pe termistor.
camerele de Vedere Nocturnă folosesc o versiune mai sofisticată a unui bolometru. Aceste camere conțin de obicei cipuri de imagini cu dispozitiv cuplat la Încărcare (CCD) care sunt sensibile la lumina IR. Imaginea formată de CCD poate fi apoi reprodusă în lumină vizibilă. Aceste sisteme pot fi făcute suficient de mici pentru a fi utilizate în dispozitive portabile sau ochelari de vedere pe timp de noapte. Camerele pot fi, de asemenea, utilizate pentru obiectivele de arme cu sau fără adăugarea unui laser IR pentru direcționare.
spectroscopia în infraroșu măsoară emisiile IR din materiale la lungimi de undă specifice. Spectrul IR al unei substanțe va prezenta scăderi și vârfuri caracteristice, deoarece fotonii (particulele de lumină) sunt absorbite sau emise de electroni în molecule pe măsură ce electronii trec între orbite sau niveluri de energie. Aceste informații spectroscopice pot fi apoi utilizate pentru identificarea substanțelor și monitorizarea reacțiilor chimice.potrivit lui Robert Mayanovic, profesor de fizică la Universitatea de Stat din Missouri, spectroscopia în infraroșu, cum ar fi spectroscopia în infraroșu cu transformare Fourier (FTIR), este extrem de utilă pentru numeroase aplicații științifice. Acestea includ studiul sistemelor moleculare și al materialelor 2D, cum ar fi grafenul.
astronomie în infraroșu
Caltech descrie astronomia în infraroșu ca „detectarea și studiul radiației infraroșii (energia termică) emise de obiecte din univers.”Progresele în sistemele de imagistică CCD IR au permis observarea detaliată a distribuției surselor IR în spațiu, dezvăluind structuri complexe în nebuloase, galaxii și structura pe scară largă a universului.
unul dintre avantajele observării IR este că poate detecta obiecte care sunt prea reci pentru a emite lumină vizibilă. Acest lucru a dus la descoperirea unor obiecte necunoscute anterior, inclusiv comete, asteroizi și nori de praf interstelar care par a fi predominante în întreaga galaxie.
astronomia IR este deosebit de utilă pentru observarea moleculelor reci de gaz și pentru determinarea compoziției chimice a particulelor de praf din mediul interstelar, a declarat Robert Patterson, profesor de astronomie la Universitatea de Stat din Missouri. Aceste observații sunt efectuate folosind detectoare CCD specializate care sunt sensibile la fotonii IR.un alt avantaj al radiației IR este că lungimea sa de undă mai lungă înseamnă că nu împrăștie la fel de mult ca lumina vizibilă, potrivit NASA. În timp ce lumina vizibilă poate fi absorbită sau reflectată de particule de gaz și praf, undele IR mai lungi merg pur și simplu în jurul acestor mici obstacole. Datorită acestei proprietăți, IR poate fi folosit pentru a observa obiecte a căror lumină este ascunsă de gaz și praf. Astfel de obiecte includ stele nou formate încorporate în nebuloase sau în centrul galaxiei Pământului.