• Τι είναι οι υπέρυθρες ακτίνες;
• Χαρακτηριστικά υπέρυθρων ακτίνων
• Ιστορία των υπέρυθρων ακτίνων
• Χρήσεις υπέρυθρων ακτίνων

Εξηγούμε τι είναι οι υπέρυθρες ακτίνες, τα είδη, την ιστορία και τα χαρακτηριστικά τους. Επιπλέον, οι χρήσεις και οι κύριες εφαρμογές του.

Όλη η ύλη σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από το απόλυτο μηδέν εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία.

Τι είναι οι υπέρυθρες ακτίνες;

Η υπέρυθρη ακτινοβολία, ευρέως γνωστή ως υπέρυθρες ακτίνες, είναι μια μορφή ακτινοβολίας που αποτελεί μέρος της ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, αλλά έχει μικρότερο μήκος κύματος από το φως ορατό (αν και μεγαλύτερο από τα μικροκύματα). Πρόκειται για ηλεκτρομαγνητικά κύματα των οποίων τα μήκη κύμα είναι μεταξύ 0,7 και 1000 microns.

Δεδομένου ότι δεν αποτελεί μέρος του ορατό φάσμα, τα μάτια μας δεν μπορούν να αντιληφθούν την υπέρυθρη ακτινοβολία, αν και μπορούμε να την εντοπίσουμε ως αίσθηση θερμότητα στο δέρμα, για παράδειγμα, όταν είμαστε εκτεθειμένοι στην ακτινοβολία του ήλιου.

Επίσης, κάθε είδους ύλη να παρουσιάσω α θερμοκρασία πάνω από 0 βαθμούς Κέλβιν (δηλαδή -273,15 βαθμούς Κελσίου, το λεγόμενο «απόλυτο μηδέν») εκπέμπει ένα ορισμένο επίπεδο ακτινοβολίας αυτού του τύπου. Στην πραγματικότητα, ζωντανά όντα εκπέμπουμε σημαντική ποσότητα υπέρυθρης ακτινοβολίας λόγω της θερμότητας του σώματός μας.

Από την άλλη πλευρά, ανάλογα με τη θέση τους εντός του εύρους μήκους κύματος, οι υπέρυθρες ακτίνες μπορούν να είναι τριών τύπων:

• Κοντά στο υπέρυθρο. Είναι μεταξύ 0,78 και 2,5 μικρομέτρων (είναι το εύρος που βρίσκεται πλησιέστερα στο ορατό φάσμα).
• Μεσαίο υπέρυθρο. Είναι μεταξύ 2,5 και 50 microns.
• Μακριά υπέρυθρες. Είναι μεταξύ 50 και 1000 microns.

Οι υπέρυθρες ακτίνες έχουν σημαντική παρουσία στο φύση. Επιπλέον, έχουν διάφορες εφαρμογές βιομηχανία.

Χαρακτηριστικά υπέρυθρων ακτίνων

Τα χαρακτηριστικά της υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι τα εξής:

• Είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που βρίσκεται έξω από το ορατό φάσμα (δεν μπορούμε να το δούμε με γυμνό μάτι).
• Τα μήκη κύματός τους ποικίλλουν μεταξύ 0,7 και 1000 μικρόμετρα και οι τιμές συχνότητάς τους είναι μεταξύ 3 x 1011 και 3,84 x 1014
• Εκπέμπεται από όλα τα σώματα των οποίων η θερμοκρασία είναι πάνω από το απόλυτο μηδέν, ιδίως από τα έμβια όντα, και γίνεται αντιληπτό ως μια μορφή επιφανειακής θερμότητας.

Ιστορία των υπέρυθρων ακτίνων

Η ύπαρξη υπέρυθρης ακτινοβολίας ανακαλύφθηκε στις αρχές του 19ου αιώνα, από τον Βρετανο-Γερμανό μουσικό και αστρονόμο William Herschel (1738-1822), επίσης ανακάλυψε την πλανήτης Ουρανός.

Ο Χέρσελ χρησιμοποίησε α θερμόμετρο υδραργύρου για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του φωτός στο ορατό φάσμα, που εκπέμπεται μέσω ενός οπτικού πρίσματος. Έτσι ανακάλυψε ότι οι τιμές ήταν υψηλότερες προς την κόκκινη πλευρά του φάσματος και ότι, ακόμη και όταν το άφηνε (δηλαδή όταν ξεπέρασε το ορατό κόκκινο), η καταγεγραμμένη θερμότητα συνέχιζε να αυξάνεται. Αυτό τον οδήγησε στο συμπέρασμα ότι βρισκόταν στην παρουσία μιας αόρατης μορφής φωτός, την οποία ονόμασε «ακτίνες θερμότητας».

Αυτό το πείραμα επαναλήφθηκε στα πρώτα βολόμετρα (συσκευές μέτρησης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας) με τα οποία άρχισε να μελετάται το υπέρυθρο φάσμα, μετρώντας τις τιμές θερμοκρασίας του φωτός.

Χρήσεις υπέρυθρων ακτίνων

Ο έλεγχος θερμοκρασίας χωρίς επαφή χρησιμοποιεί υπέρυθρες ακτίνες.

Η υπέρυθρη ακτινοβολία έχει πολλές ανθρώπινες εφαρμογές σήμερα:

• Εξοπλισμός νυχτερινής όρασης. Μέσω ανιχνευτών υπέρυθρου φωτός, κατασκευάζονται οπτικές συσκευές που το μεταφράζουν στο ορατό φάσμα, και μας επιτρέπουν να «βλέπουμε» στο σκοτάδι, καθοδηγούμενοι από τη θερμότητα που εκπέμπουν τα αντικείμενα. Αυτά τα εργαλεία χρησιμοποιούνται ευρέως στην πολεμική βιομηχανία.
• Τηλεχειριστήρια. Η χρήση εκπομπών υπέρυθρων σε τηλεχειριστήρια και άλλες τηλεχειριστήρια είναι συνηθισμένη, οι οποίες διαφορετικά θα έπρεπε να χρησιμοποιούν ραδιοκύματα και να δημιουργούν «θόρυβο περιβάλλοντος» για άλλες πιο σημαντικές μορφές μετάδοσης ραδιοκυμάτων. δεδομένα, Όπως το Wifi.
• Υπέρυθρη ψηφιακή μετάδοση. Αυτός ο τύπος τεχνολογία μετάδοση δεδομένων (μεταξύ Υπολογιστές ή μεταξύ υπολογιστών και αυτών περιφερειακά κοντά) χρησιμοποιεί υπέρυθρα σήματα για τη μετάδοση δεδομένων σε μικρή απόσταση.
• Φασματοσκοπική μελέτη σε αστρονομία. Μετρώντας την υπέρυθρη ακτινοβολία στην ατμόσφαιρα ψυχρών αστέρων, οι αστρονόμοι είναι σε θέση να μελετήσουν την χημικά στοιχεία παρόντα σε αυτά. Αυτές οι ακτίνες χρησιμοποιούνται επίσης για τη μελέτη μοριακών νεφών στο διάστημα.
• Επιτήρηση και ασφάλεια. Η μέτρηση των επιπέδων θερμοκρασίας σε κλειστό περιβάλλον επιτρέπει σε νέες μορφές επιτήρησης και ασφάλειας, όπως αυτές που εφαρμόζονται στα αεροδρόμια σε περιόδους πανδημίας, να ανιχνεύουν μη φυσιολογικά επίπεδα θερμοκρασίας σε μάζα ανθρώπων σε κίνηση.