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 del universo emiten algún nivel de radiación IR, pero dos de las fuentes más obviasson el sol y el fuego.
IR es un tipo de radiación electromagnética, un continuo de frecuencias que se producen cuando los átomos absorben y luego liberan energía. De mayor a menor frecuencia, la radiación electromagnética incluye rayos gamma , rayos X , radiación ultravioleta , luz visible, radiación infrarroja, microondas y ondas de radio . Juntos, estos tipos de radiación componen el espectro electromagnético .
El astrónomo británico William Herschel descubrió la luz infrarroja en 1800, según NASA . En un experimento para medir la diferencia de temperatura entre los colores en el espectro visible, colocó termómetros en el camino de la luz dentro de cada color del espectro visible. Observó un aumento en la temperatura de azul a rojo, y encontróuna medición de temperatura aún más cálida justo más allá del extremo rojo del espectro visible.
Dentro del espectro electromagnético, las ondas infrarrojas ocurren en frecuencias superiores a las de las microondas y justo por debajo de las de la luz roja visible, de ahí el nombre de "infrarrojos". Las ondas de radiación infrarroja son más largas que las de la luz visible, según Instituto de Tecnología de California Caltech . Las frecuencias de infrarrojos varían desde aproximadamente 300 gigahercios GHz hasta aproximadamente 400 terahercios THz, y se estima que las longitudes de onda oscilan entre 1000 micrómetros µm y 760 nanómetros 2.9921 pulgadas, aunque estos valores no son definitivos, segúna NASA .
Similar al espectro de luz visible, que va del violeta la longitud de onda más corta de la luz visible al rojo la longitud de onda más larga, la radiación infrarroja tiene su propio rango de longitudes de onda. Las ondas más cortas del "infrarrojo cercano", que están más cerca deluz visible en el espectro electromagnético, no emiten ningún calor detectable y son lo que se descarga desde un control remoto de TV para cambiar los canales. Las ondas de "infrarrojo lejano" más largas, que están más cerca de la sección de microondas en el espectro electromagnético, puedensentirse como un calor intenso, como el calor de la luz solar o el fuego, según 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 tenga una temperatura superior a 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 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 que se utilizan 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 queotro 90 por ciento se convierte en radiación infrarroja, según Agencia de Protección Ambiental .
Los láseres infrarrojos se pueden utilizar para comunicaciones punto a punto a distancias de unos cientos de metros o yardas. Los controles remotos de TV que dependen de la radiación infrarroja disparan pulsos de energía IR desde un diodo emisor de luz LED a un IRreceptor en el televisor, según Cómo funcionan las cosas . El receptor convierte los pulsos de luz en señales eléctricas que instruyen a un microprocesador a ejecutar el comando programado.
detección de infrarrojos
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 puede ser detectado por sensores electrónicos, como los que se utilizan en las gafas de visión nocturna y las cámaras infrarrojas..
Un ejemplo simple de tal sensor es el bolómetro, que consiste en un telescopio con una resistencia sensible a la temperatura, o termistor, en su punto focal, de acuerdo con Universidad de California, Berkeley UCB. Si un cuerpo caliente entra en el campo de visión de este instrumento, el calor provoca un cambio detectable en el voltaje a través del termistor.
Las cámaras de visión nocturna utilizan una versión más sofisticada de un bolómetro. Por lo general, estas cámaras contienen chips de imágenes de dispositivos de carga acoplada CCD que son sensibles a la luz IR. La imagen formada por el CCD se puede reproducir en luz visible. Estos sistemaspueden hacerse lo suficientemente pequeñas para usarse en dispositivos de mano 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 los materiales en longitudes de onda específicas. El espectro de infrarrojos de una sustancia mostrará caídas y picos característicos a medida que los fotones partículas de luz son absorbidos o emitidos por electrones en las moléculas a medida que los electrones pasan 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. Entre ellas se 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 los objetos del universo". Los avances en los sistemas de imágenes IR CCD han permitido una observación detallada de la distribución de las fuentes IR en el espacio, revelando estructuras complejasen 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 interestelar 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 las partículas de polvo en el medio interestelar, dijo Robert Patterson, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Missouri. Estas observaciones se llevan a cabo utilizando detectores CCD especializados que son sensiblesa 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 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, IR se puede utilizar para observar objetos cuya luz está oscurecida por el gas y el polvo.los objetos incluyen estrellas recién formadas incrustadas en nebulosas o el centro de la galaxia de la Tierra.
Recursos adicionales :
- aprender más sobre ondas infrarrojas de NASA Science.
- leer más sobre infrarrojos del Observatorio Gemini.
- Mira esto video que describe la visión infrarroja , de National Geographic.
Este artículo fue actualizado el 27 de febrero de 2019 por la colaboradora de Rhythm89, Traci Pedersen.