La radiación infrarroja (IR), o luz infrarroja, es un tipo de energía radiante que es invisible para los ojos humanos, pero que podemos sentir como calor. Todos los objetos en el universo emiten algún nivel de radiación IR, pero dos de las fuentes más obvias son el sol y el fuego.
IR es un tipo de radiación electromagnética, un continuo de frecuencias producidas cuando los átomos absorben y luego liberan energía. De la frecuencia más alta a la más baja, la radiación electromagnética incluye rayos gamma, rayos X, radiación ultravioleta, luz visible, radiación infrarroja, microondas y ondas de radio. Juntos, estos tipos de radiación conforman el espectro electromagnético.
El astrónomo británico William Herschel descubrió la luz infrarroja en 1800, según la NASA. En un experimento para medir la diferencia de temperatura entre los colores del espectro visible, colocó termómetros en la trayectoria de la luz dentro de cada color del espectro visible. Observó un aumento de la temperatura de azul a rojo, y encontró una medición de temperatura aún más cálida justo más allá del extremo rojo del espectro visible.
Dentro del espectro electromagnético, las ondas infrarrojas se producen a frecuencias superiores a las de las microondas y justo por debajo de las de la luz visible roja, de ahí el nombre de «infrarrojo».»Las ondas de radiación infrarroja son más largas que las de la luz visible, según el Instituto de Tecnología de California (Caltech). Las frecuencias del IR van desde aproximadamente 300 gigahercios (GHz) hasta aproximadamente 400 terahercios (THz), y se estima que las longitudes de onda oscilan entre 1.000 micrómetros (µm) y 760 nanómetros (2,9921 pulgadas), aunque estos valores no son definitivos, según la NASA.
Similar al espectro de luz visible, que varía de violeta (la longitud de onda de luz visible más corta) a rojo (longitud de onda más larga), la radiación infrarroja tiene su propio rango de longitudes de onda. Las ondas de «infrarrojo cercano» más cortas, que están más cerca de la luz visible en el espectro electromagnético, no emiten calor detectable y son las que se descargan de un control remoto de TV para cambiar los canales. Las ondas «infrarrojas lejanas» más largas, que están más cerca de la sección de microondas en el espectro electromagnético, se pueden sentir como calor intenso, como el calor de la luz solar o el fuego, según la NASA.
La radiación IR es una de las tres formas en que el calor se transfiere de un lugar a otro, las otras dos son la convección y la conducción. Todo lo que tiene una temperatura superior a los 5 grados Kelvin (menos 450 grados Fahrenheit o menos 268 grados Celsius) emite radiación IR. El sol emite la mitad de su energía total como IR, y gran parte de la luz visible de la estrella es absorbida y reemitida como IR, según la Universidad de Tennessee.
Usos domésticos
Los electrodomésticos, como las lámparas de calor y las tostadoras, utilizan radiación IR para transmitir calor, al igual que los calentadores industriales, como los utilizados para secar y curar materiales. Las bombillas incandescentes convierten solo alrededor del 10 por ciento de su entrada de energía eléctrica en energía de luz visible, mientras que el otro 90 por ciento se convierte en radiación infrarroja, según la Agencia de Protección Ambiental.
Los láseres infrarrojos se pueden utilizar para comunicaciones punto a punto a distancias de unos pocos cientos de metros o yardas. Los controles remotos de TV que dependen de la radiación infrarroja emiten pulsos de energía infrarroja desde un diodo emisor de luz (LED) a un receptor de INFRARROJOS en el televisor, según cómo Funcionan las cosas. El receptor convierte los pulsos de luz en señales eléctricas que instruyen a un microprocesador para llevar a cabo el comando programado.
Detección infrarroja
Una de las aplicaciones más útiles del espectro IR es la detección y detección. Todos los objetos en la Tierra emiten radiación IR en forma de calor. Esto se puede detectar mediante sensores electrónicos, como los utilizados en gafas de visión nocturna y cámaras infrarrojas.
Un ejemplo simple de este tipo de sensor es el bolómetro, que consiste en un telescopio con una resistencia sensible a la temperatura, o termistor, en su punto focal, según la Universidad de California, Berkeley (UCB). Si un cuerpo caliente entra en el campo de visión de este instrumento, el calor causa un cambio detectable en el voltaje a través del termistor.
Las cámaras de visión nocturna utilizan una versión más sofisticada de un bolómetro. Estas cámaras suelen contener chips de imágenes de dispositivos de acoplamiento de carga (CCD) que son sensibles a la luz IR. La imagen formada por el CCD se puede reproducir en luz visible. Estos sistemas se pueden hacer lo suficientemente pequeños como para ser utilizados en dispositivos portátiles o gafas de visión nocturna portátiles. Las cámaras también se pueden usar para miras de armas con o sin la adición de un láser IR para apuntar.
La espectroscopia infrarroja mide las emisiones de INFRARROJOS de materiales en longitudes de onda específicas. El espectro IR de una sustancia mostrará caídas y picos característicos a medida que los fotones (partículas de luz) son absorbidos o emitidos por electrones en moléculas a medida que los electrones transitan entre órbitas o niveles de energía. Esta información espectroscópica se puede usar para identificar sustancias y monitorear reacciones químicas.
Según Robert Mayanovic, profesor de física en la Universidad Estatal de Missouri, la espectroscopia infrarroja, como la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), es muy útil para numerosas aplicaciones científicas. Estos incluyen el estudio de sistemas moleculares y materiales 2D, como el grafeno.
Astronomía infrarroja
Caltech describe la astronomía infrarroja como » la detección y el estudio de la radiación infrarroja (energía térmica) emitida por objetos en el universo.»Los avances en los sistemas de imágenes CCD de INFRARROJOS han permitido la observación detallada de la distribución de fuentes de INFRARROJOS en el espacio, revelando estructuras complejas en nebulosas, galaxias y la estructura a gran escala del universo.
Una de las ventajas de la observación IR es que puede detectar objetos que son demasiado fríos para emitir luz visible. Esto ha llevado al descubrimiento de objetos previamente desconocidos, incluidos cometas, asteroides y tenues nubes de polvo interestelares que parecen prevalecer en toda la galaxia.
La astronomía IR es particularmente útil para observar moléculas frías de gas y para determinar la composición química de partículas de polvo en el medio interestelar, dijo Robert Patterson, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Missouri. Estas observaciones se realizan utilizando detectores CCD especializados que son sensibles a los fotones IR.
Otra ventaja de la radiación IR es que su longitud de onda más larga significa que no se dispersa tanto como la luz visible, según la NASA. Mientras que la luz visible puede ser absorbida o reflejada por partículas de gas y polvo, las ondas IR más largas simplemente rodean estas pequeñas obstrucciones. Debido a esta propiedad, el IR se puede usar para observar objetos cuya luz está oscurecida por el gas y el polvo. Tales objetos incluyen estrellas de nueva formación incrustadas en nebulosas o en el centro de la galaxia de la Tierra.