ما هي الأشعة تحت الحمراء؟ وما هي خصائصها؟

تعتبر الأشعة تحت الحمراء من أجزاء الطيف غير المرئي بالنسبة لنا, فما هي الأشعة تحت الحمراء؟ وما هي خصائصها؟

المحتويات:

1. ما هي الأشعة تحت الحمراء؟

2. الطول الموجي والتردد.

3. ضوء مرئي وغير مرئي.

4. إستخدامات الأشعة تحت الحمراء.

5. تاريخ تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء.

1. ما هي الأشعة تحت الحمراء؟

الأشعة تحت الحمراء (IR) Infrared Radiation, هي عبارة عن منطقة من طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي حيث تتراوح أطوال الموجات من حوالي 700 نانومتر  إلى 1 مليمتر.

تكون موجات هذه الأشعة أطول من موجات الضوء المرئي, لكنها أيضاً أقصر من موجات الراديو. في المقابل, تكون ترددات الأشعة تحت الحمراء أعلى من الترددات الموجودة في الموجات الدقيقة, ولكنها أقل من الترددات الخاصة بالضوء المرئي, والتي تتراوح من حوالي 300 جيجاهرتز إلى 400 تيرا هرتز[1].

يعتبر ضوء الأشعة تحت الحمراء غير مرئي للعين البشرية, على الرغم من أن الموجات الأطول منها يمكنها أن تستشعر الحرارة. ومع ذلك, فهي تشترك في بعض الخصائص مع الضوء المرئي, يعني هذا الأمر أن ضوء الأشعة تحت الحمراء يمكنه أن يتم تركيزه وعكسه واستقطابه[1].


2. الطول الموجي والتردد.

يمكن تقسيم الأشعة تحت الحمراء إلى مناطق طيفية أو نطاقات متعددة, وذلك على أساس الطول الموجي. ومع ذلك, لا يوجد تعريف موحد للحدود الدقيقة لكل نطاق منها.

عادة ما يتم فصلها إلى الأشعة القريبة والمتوسطة والبعيدة. كما يمكن تقسيمها إلى خمس فئات مختلفة[2]:

  • الطول الموجي القريب.
  • القصير.
  • المتوسط.
  • الطويل.
  • البعيد.

يحتوي النطاق القريب من الأشعة تحت الحمراء على نطاق الأطوال الموجية الأقرب للنهاية ذات اللون الأحمر لطيف الضوء المرئي. يعتبر بشكل عام على أنه يتكون من أطوال موجية تتراوح من 750 نانومتر إلى 1300 نانومتر, أو 0.75 إلى 1.3 ميكرون. وترددها يتراوح من حوالي 215 THz إلى 400 THz. كما تتكون هذه المجموعة من أطول موجات وأقصر ترددات وتنتج أقل حرارة[2].

إقرأ أيضاً… ماذا سيحدث في حال إصطدام نيزك بكوكب الأرض ؟


3. ضوء مرئي وغير مرئي.

يغطي نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة, التي يُطلق عليها أيضاً نطاق منتصف الأشعة تحت الحمراء, أطوال موجية تتراوح من 1300 نانومتر إلى 3000 نانومتر, أو 1.3 إلى 3 ميكرون. كما تتراوح الترددات من 20 THz إلى 215 THz.

وتمتد الأطوال الموجية في نطاق الأشعة البعيدة, الأقرب إلى الموجات الدقيقة, من 3000 نانومتر إلى 1 مم, أو 3 إلى 1000 ميكرون.  كما تتراوح الترددات من 0.3 THz إلى 20 THz. تتكون هذه المجموعة من أقصر موجات وأطول ترددات, كما أنها تنتج أكبر قدر من الحرارة[2].


4. إستخدامات الأشعة تحت الحمراء.

تُستخدم الأشعة تحت الحمراء في مجموعة متنوعة من التطبيقات العملية. ومن أشهر هذه التطبيقات هي أجهزة استشعار الحرارة والتصوير الحراري ومعدات الرؤية الليلية. أما بالنسبة للاتصالات والشبكات, يُستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء في العمليات السلكية واللاسلكية[3].

كما تَستخدم أجهزة التحكم عن بعد ضوء الأشعة تحت الحمراء القريب, والذي يتم إرساله بواسطة الصمامات الثنائية الباعثة للضوء أو الليد (LED) لإرسال إشارات مُركّزة إلى الأجهزة المنزلية مثل التلفاز وجهاز التكييف وغيرها.

ما هي الأشعة تحت الحمراء ريموت تحكم

ويُستخدم أيضاً في كوابل الألياف الضوئية لنقل البيانات. بالإضافة إلى ذلك, يتم استخدام الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في علم الفلك لمراقبة الأجسام الموجودة في الفضاء والتي لا يمكن للعين البشرية اكتشافها بشكل كلي أو جزئي, بما في ذلك السحب الجزيئية والنجوم والكواكب والمجرات النشطة[3].

إقرأ أيضاً… ما هي حالات المادة الخمسة؟ وما هي حالة تكاثف بوز-آينشتاين؟


5. تاريخ تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء.

اكتشف عالم الفلك البريطاني السير ويليام هيرشل الأشعة تحت الحمراء عام 1800. وكان هيرشل يعلم أن ضوء الشمس يمكن فصله إلى مكونات منفصلة, وهي خطوة تم تحقيقها عن طريق انكسار الضوء من خلال منشور زجاجي[3].

ثم قام بعدها بقياس درجات حرارة الألوان المختلفة التي تم إنشاؤها. ووجد أن درجة الحرارة تزداد مع تقدم الألوان من البنفسجي والأزرق والأخضر والأصفر والبرتقالي والأحمر. ثم ذهب هيرشل خطوة أخرى إلى الأمام, حيث قاس درجة الحرارة في الجزء الواقع وراء المنطقة الحمراء. وهناك, في منطقة الأشعة تحت الحمراء, وجد أن درجة الحرارة هي الأعلى على الإطلاق[3].


المصادر:

[1] Infrared Waves – NASA.gov

[2] What is Infrared Radiation – Britannica.com

[3] Infrared Radiation – EnergyEducation.ca