تشرح هذه المقالة ماهية الأشعة تحت الحمراء وفيم يستخدم هذا النوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي.
ما هو الأشعة تحت الحمراء؟
الأشعة تحت الحمراء ، وتسمى أيضًا إشعاع الأشعة تحت الحمراء ، هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي غير مرئي للعين البشرية، لأنها تتميز بطول موجي يتراوح بين 0.7 و1000 ميكرومتر.
يتم إنتاج الأشعة تحت الحمراء من قبل أي جسم تكون درجة حرارته أعلى من الصفر المطلق (0 كلفن). وبالتالي، فإن أي جسم أو كائن يومي يصدر الأشعة تحت الحمراء. وبشكل أكثر تحديدًا، يأتي الأشعة تحت الحمراء من اهتزازات الإلكترونات والذرات والجزيئات.
تعمل الأشعة تحت الحمراء على نشر الطاقة والزخم، كما تعمل أيضًا على تسخين الأجسام الموجودة في طريقها. ولذلك فإن الأشعة تحت الحمراء هي أحد الأسباب التي تجعل الجو أكثر دفئًا في مكان مغلق عندما يكون هناك الكثير من الناس.
تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء على يد الفيزيائي ويليام هيرشل في القرن التاسع عشر.
الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء
يتراوح الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء بين 0.7 و1000 ميكرومتر. ولذلك، فإن نطاق طيفها الكهرومغناطيسي يقع بين الضوء المرئي وأشعة الميكروويف.
يمكنك أدناه رؤية جدول يقارن بين النطاقات المختلفة للطيف الكهرومغناطيسي.
| اسم | طول الموجة | تكرار |
|---|---|---|
| أشعة غاما | <0.01 نانومتر | > 30 هرتز |
| الأشعة السينية | 0.01 نانومتر – 10 نانومتر | 30 هرتز – 30PH |
| فوق بنفسجي | 10 نانومتر – 400 نانومتر | 30 هرتز – 790 هرتز |
| ضوء مرئي | 400 نانومتر – 700 نانومتر | 790 تيرا هرتز – 430 تيرا هرتز |
| الأشعة تحت الحمراء | 700 نانومتر – 1 مم | 430 هرتز – 300 جيجا هرتز |
| الميكروويف | 1 ملم – 1 م | 300 جيجا هرتز – 300 ميجا هرتز |
| مذياع | 1 م – 10000 كم | 300 ميجا هرتز – 30 هرتز |
وبالمثل، يوجد ضمن الأشعة تحت الحمراء ثلاثة أنواع من الأشعة تحت الحمراء اعتمادًا على قيمة الطول الموجي:
- الأشعة تحت الحمراء القريبة : الطول الموجي بين 0.7 ميكرومتر و1.5 ميكرومتر.
- الأشعة تحت الحمراء المتوسطة : الطول الموجي بين 1.5 ميكرومتر و5.60 ميكرومتر.
- الأشعة تحت الحمراء البعيدة : الطول الموجي بين 5.6 ميكرومتر و1000 ميكرومتر
الأشعة تحت الحمراء الطبيعية
كما رأينا، جميع الأجسام ذات درجة الحرارة تبعث الأشعة تحت الحمراء نحو بيئتها. لكن الجسم قادر أيضًا على امتصاص الأشعة تحت الحمراء. لذلك، عندما يمتص الجسم الأشعة تحت الحمراء، فإنه يسخن. لذلك، عندما يصدر جسم ما الأشعة تحت الحمراء ويتم امتصاص هذه الموجات الكهرومغناطيسية بواسطة جسم آخر، يقوم الجسم الأول بتسخين الجسم الثاني.
على سبيل المثال، أكثر من نصف الطاقة المنبعثة من الشمس هي الأشعة تحت الحمراء. تبعث الشمس بشكل خاص الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، والأخيرة هي الأكثر إشعاعًا.
تجدر الإشارة إلى أن كاميرات الأشعة تحت الحمراء تستخدم، من بين أنواع أخرى من الإشعاع، الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأجسام لحساب درجة حرارتها.
تطبيقات الأشعة تحت الحمراء
في هذا القسم الأخير سنرى ما هي تطبيقات الأشعة تحت الحمراء. ومن الناحية المنطقية، لم يتم عرض جميع استخدامات الأشعة تحت الحمراء لأن لها استخدامات عديدة، ولكن تم عرض أهمها.
في الهندسة، تُستخدم كاميرات الأشعة تحت الحمراء لتحليل درجات الحرارة المختلفة للغرفة أو المبنى بأكمله. وهذا يجعل من الممكن اكتشاف التسريبات وفقدان الطاقة وارتفاع درجة حرارة الآلات وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع كاميرات الأشعة تحت الحمراء بميزة القدرة على تحديد درجة حرارة الجسم دون الحاجة إلى الاتصال الجسدي.
في القطاع الصناعي، للأشعة تحت الحمراء العديد من التطبيقات. وكما هو الحال في تجفيف بعض أنواع الطلاء، فإن تصفيح الزجاج أو بعض عمليات التصنيع تستفيد من هذا النوع من الإشعاع.
في الحياة اليومية، تعتبر الأشياء التي تستخدم الأشعة تحت الحمراء شائعة جدًا. على سبيل المثال، يستخدم ليزر الأشعة تحت الحمراء هذا النوع من الموجات الكهرومغناطيسية. وبالمثل، غالبًا ما تستخدم أجهزة التحكم عن بعد الأشعة تحت الحمراء لإرسال إشارات إلى التلفزيون.
ويستخدم مفهوم الأشعة تحت الحمراء أيضًا في المهام العسكرية أو الأمنية. تستخدم معدات الرؤية الليلية الأشعة تحت الحمراء لتحسين الرؤية في المواقف التي لا تستطيع فيها العين البشرية التقاط الضوء المرئي.
وأخيرا، هناك تطبيق آخر للأشعة تحت الحمراء وهو العلاج الطبيعي، حيث أن بعض عمليات إعادة التأهيل تشمل هذا النوع من الموجات لتسريع الشفاء.