الأشعة تحت الحمراء
ضوء الأشعة تحت الحمراء (IR) ، أو ضوء الأشعة تحت الحمراء ، هو نوع من الطاقة المشعة غير المرئية للعين البشرية.
لكن يمكننا أن نشعر بها على أنها حرارة ، وكل جسم في الكون يصدر مستوى معينًا من الأشعة تحت الحمراء.
لكن اثنين من أكثر المصادر وضوحًا هما الشمس والنار ، وهذه الأشعة لها بعض المزايا والعيوب ، والتي سنتحدث عنها لاحقًا.
كشف الأشعة تحت الحمراء
اكتشف عالم الفلك البريطاني ويليام هيرشل ضوء الأشعة تحت الحمراء في عام 1800 بعد الميلاد ، وفقًا لوكالة ناسا.
في تجربة لقياس فرق درجة الحرارة بين الألوان في الطيف المرئي ، تم وضع موازين الحرارة في مسار الضوء داخل كل لون في الطيف المرئي.
كما لاحظ زيادة في درجة الحرارة من اللون الأزرق إلى الأحمر ، ووجد مقياسًا لدرجة حرارة أكثر دفئًا يتجاوز النهاية الحمراء للطيف المرئي.
نطاق الأشعة تحت الحمراء
مثل طيف الضوء المرئي ، والذي يتراوح من البنفسجي (أقصر طول موجي للضوء المرئي) إلى الأحمر (أطول طول موجي) ، فإن الأشعة تحت الحمراء لها نطاقها الخاص من الأطوال الموجية.
لا تصدر أطوال موجية “قريبة من الأشعة تحت الحمراء” أقصر ، وهي أقرب إلى الضوء المرئي على الطيف الكهرومغناطيسي.
أي حرارة يمكن اكتشافها ، وهي ما يتم سحبها ، من جهاز التحكم عن بُعد الخاص بالتلفزيون لتغيير القنوات.
يمكن أيضًا الشعور بموجات “الأشعة تحت الحمراء البعيدة” الأطول ، والتي تكون أقرب إلى قسم الميكروويف من الطيف الكهرومغناطيسي.
وفقًا لوكالة ناسا ، إنها حرارة شديدة ، مثل الحرارة الناتجة عن أشعة الشمس أو النار.
ضمن الطيف الكهرومغناطيسي ، تحدث موجات الأشعة تحت الحمراء بترددات أعلى من تلك الموجودة في الموجات الدقيقة.
تعد أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء أطول من موجات الضوء المرئية ، وفقًا لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech).
تتراوح ترددات الأشعة تحت الحمراء من حوالي 300 جيجاهرتز إلى حوالي 400 تيراهيرتز (THz).
تقدر الأطوال الموجية ما بين 1000 ميكرومتر و 760 نانومتر (2.9921 بوصة) ، على الرغم من أن هذه القيم ليست نهائية ، وفقًا لوكالة ناسا.
الأشعة تحت الحمراء ونقل الحرارة
الأشعة تحت الحمراء هي إحدى الطرق الثلاث التي تنتقل بها الحرارة من مكان إلى آخر ، والطريقتان الأخريان هما الحمل والتوصيل.
أي درجة حرارة أعلى من 5 درجات كلفن (ناقص 450 درجة فهرنهايت أو ناقص 268 درجة مئوية) تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء.
تبعث الشمس أيضًا نصف طاقتها الإجمالية كأشعة تحت الحمراء ، ويتم امتصاص الكثير من الضوء المرئي من النجم.
وأرسلها بالأشعة تحت الحمراء ، بحسب جامعة تينيسي.
فوائد الأشعة تحت الحمراء
للأشعة تحت الحمراء فوائد عديدة منها:
المستشعر
يعد الاستشعار والكشف من أكثر تطبيقات طيف الأشعة تحت الحمراء فائدة.
مثل جميع الكائنات على الأرض ، فإنها تصدر الأشعة تحت الحمراء على شكل حرارة.
يمكن الكشف عن ذلك بواسطة أجهزة الاستشعار الإلكترونية ، بما في ذلك الأجهزة المستخدمة في نظارات الرؤية الليلية وكاميرات الأشعة تحت الحمراء.
الفلك
يصف معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا علم الفلك تحت الأحمر بأنه “اكتشاف ودراسة الأشعة تحت الحمراء (الطاقة الحرارية) المنبعثة من الأجسام الموجودة في الكون.”
مكّن التقدم في أنظمة التصوير بالأشعة تحت الحمراء CCD من المراقبة التفصيلية لتوزيع مصادر الأشعة تحت الحمراء في الفضاء ، وكشف الهياكل المعقدة في السدم والمجرات والبنية واسعة النطاق للكون.
وقد أدى ذلك إلى اكتشاف أجسام لم تكن معروفة من قبل ، بما في ذلك المذنبات والكويكبات وسحب الغبار بين النجوم ، والتي يبدو أنها منتشرة في جميع أنحاء المجرة.
قال روبرت باترسون ، أستاذ علم الفلك في جامعة ولاية ميسوري ، إن علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء مفيد بشكل خاص لرصد جزيئات الغاز البارد.
تحديد التركيب الكيميائي لجزيئات الغبار في الوسط النجمي ؛ تتم هذه الملاحظات باستخدام كاشفات CCD متخصصة حساسة لفوتونات الأشعة تحت الحمراء.
ميزة أخرى للأشعة تحت الحمراء هي أن طولها الموجي الأطول يعني أنها لا تشتت بقدر الضوء المرئي.
وفقًا لوكالة ناسا ؛ بينما يمكن امتصاص الضوء المرئي أو عكسه بواسطة جزيئات الغاز والغبار.
الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء الأطول تدور ببساطة حول هذه العوائق الصغيرة.
نتيجة لهذه الخاصية ، يمكن استخدام الأشعة تحت الحمراء لمراقبة الأجسام التي يحجب الغاز والغبار ضوءها.
تشمل هذه الأجسام أيضًا نجومًا متكونة حديثًا مدمجة في السدم أو في مركز مجرة الأرض.
اتبع أيضًا:
الاستخدامات المنزلية
تستخدم الأجهزة ، مثل المصابيح الحرارية والمحمصات ، الأشعة تحت الحمراء لنقل الحرارة.
سخانات صناعية مثل تلك المستخدمة في تجفيف ومعالجة المواد.
تحول المصابيح المتوهجة حوالي 10 بالمائة فقط من مدخلاتها من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية مرئية.
90 في المائة المتبقية تصبح إشعاعات الأشعة تحت الحمراء ، وفقًا لوكالة حماية البيئة.
يمكن أيضًا استخدام ليزر الأشعة تحت الحمراء للاتصالات من نقطة إلى نقطة ، على مسافات تصل إلى بضع مئات من الأمتار أو الياردات.
تبعث أجهزة التحكم عن بعد الخاصة بالتلفزيون بالأشعة تحت الحمراء نبضات من طاقة الأشعة تحت الحمراء.
من الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) إلى مستقبل الأشعة تحت الحمراء في التلفزيون ، وفقًا لـ How Stuff Works.
بالإضافة إلى ذلك ، يحول جهاز الاستقبال نبضات الضوء إلى إشارات كهربائية ، والتي توجه المعالج الدقيق لتنفيذ الأمر المبرمج.
الأشعة تحت الحمراء
تضر الأشعة تحت الحمراء بالعيون والجلد وتساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري.
يمكن تصنيف الآثار الضارة لهذه الأشعة على النحو التالي:
تلف العين
إن العين البشرية حساسة لجميع الإشعاعات ، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء.
تعمل الأشعة تحت الحمراء على رفع درجة الحرارة الداخلية للعين ، مما يؤدي إلى تسميرها.
يمكن أن يؤدي التعرض الطويل للأشعة تحت الحمراء أيضًا إلى إعتام عدسة العين وقرحة القرنية وحروق شبكية العين ، لذلك ننصح بعدم التعرض لأشعة الشمس.
تلف الجلد
الأشعة تحت الحمراء من أشعة الشمس ضارة بالجلد. تحت أشعة الشمس المباشرة ، ترتفع درجة حرارة جلد الإنسان إلى حوالي 40 درجة مئوية.
نظرًا لأنه يحول الأشعة تحت الحمراء الممتصة إلى حرارة ، فإن نتيجة التعرض القصير هي حروق الشمس.
يؤدي التعرض الطويل للأشعة تحت الحمراء أيضًا إلى تكوين أوعية دموية جديدة من الأوعية الموجودة مسبقًا في الجلد.
يسبب نموًا غير طبيعي وهجرة خلايا الجلد ويغير البروتينات الهيكلية للجلد ، مما يزيد من شيخوخة الجلد المبكرة.
الاحتباس الحراري
يمتص سطح الأرض والسحب فوقه الإشعاع من ضوء الشمس ويعيد إرساله كأشعة تحت الحمراء إلى الغلاف الجوي.
عندما يحتوي الهواء فوق سطح الأرض على تركيز عالٍ من أكاسيد الكبريت والنيتروجين وبخار الماء.
المواد الكيميائية مثل مركبات الكربون الكلورية فلورية ، والأشعة تحت الحمراء ، تحاصر في الأرض.
يتسبب الإشعاع المحاصر أيضًا في ارتفاع درجات الحرارة وتغيرات في الطقس يمكن أن تضر بالإنسان والحيوان.
نختار لك: