Onde radiazioni a infrarossi, applicazioni, esempi

IL radiazione infrarossa o La luce a infrarossi fa parte dello spettro elettromagnetico ed è costituita da campi elettromagnetici in grado di diffondersi in un vuoto e trasportare energia.

L'intervallo di lunghezza d'onda delle radiazioni a infrarossi è compresa tra 1 × 10^-3 e 7 x 10^-7 M. Il limite superiore è con la luce rossa dello spettro visibile, sotto di esso, da cui il nome di infrarosso.

Proiettore con sensore a infrarossi. Fonte: Pixabay.

Esseri viventi e oggetti in generale emettono radiazioni termiche o onde a infrarossi. Non possiamo vederli, ma li percepiamo come calore, poiché quasi tutti i materiali, compresa la pelle, li assorbono facilmente.

Quando un oggetto assorbe le radiazioni a infrarossi, la sua energia interna aumenta, poiché gli atomi e le molecole vibrano con una maggiore agitazione. Ciò si traduce in un aumento della temperatura, quindi differisce dalle radiazioni ionizzanti, che ha abbastanza energia per ionizzare le molecole.

Quindi gli effetti delle radiazioni a infrarossi sugli esseri viventi sono fondamentalmente la natura termica.

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Onde a infrarossi

Spettro elettromagnetico che mostra l'intervallo a infrarossi. André Oliva / Public Domain.

La radiazione a infrarossi è suddivisa in tre tipi o bande*, secondo l'uso loro dato:

-Rabbia vicina o infrarossi, limiti con la parte visibile dello spettro: 780-1400 nm

-IRB o medio a infrarossi, con numerose applicazioni: 1.4 - 3 μm

-IRC, l'intervallo che segue il microonde: 3 - 1000 μm

Va notato che questi limiti non sono severi. Gli scienziati li hanno istituiti per facilitare lo studio delle radiazioni elettromagnetiche, poiché la gamma di lunghezze d'onda è estremamente estesa.

Applicazioni di radiazione a infrarossi

Immagine di due persone prese con la luce a infrarossi a lunghezza d'onda lunga. Fonte: Wikimedia Commons

Il grande astronomo inglese William Herschel scoprì la radiazione a infrarossi all'inizio del XIX secolo e, successivamente, intorno al 1879, erano già stati inventati i dispositivi con cui misurare la radiazione termica del sole: i bolometers.

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Questi dispositivi assorbono le radiazioni termiche, che riscalda un materiale, il cui segnale viene trasformato in una corrente elettrica facilmente misurabile. Questa corrente è proporzionale all'aumento della temperatura.

*1 nm o nanometro è uguale a 1 x 10 ^-9 M, mentre 1 μm è 1 x 10 ^-6 M.

ma c'è molto di più. Come abbiamo detto, le radiazioni a infrarossi hanno numerose applicazioni in ingegneria, scienza e medicina, di cui ci chiameremo alcuni:

Termometri

Termometro a sensore a infrarossi. Fonte: Pixabay.

Un termometro a infrarossi ha un sensore che cattura il calore emesso naturalmente dagli oggetti.

Per misurare la temperatura corporea, il termometro viene posizionato vicino all'orecchio, in questo modo il calore che emana raggiunge il sensore del termometro, dove diventa quindi un segnale elettrico proporzionale all'energia termica rilevata. La lettura appare rapidamente su uno schermo digitale.

Fisioterapia

La radiazione a infrarossi è un agente terapeutico in fisioterapia, poiché ha effetti anti -infiammatori in determinati disturbi e lesioni, allevia le contratture e il dolore.

Pertanto è usato per trattare l'artrite, il mal di schiena e come trattamento post-esercizio, per menzionare solo alcune applicazioni.

Il trattamento, che di solito dura tra i 15 e i 30 minuti, viene solitamente eseguito grazie a lampade speciali la cui lampadina è piena di gas inerte.

La fonte termica è un tungsteno o un filamento di carbonio dotato di un riflettore, per dirigere correttamente le radiazioni verso l'area interessata, facendo attenzione a non bruciare la pelle.

Astronomia a infrarossi

L'universo emette una grande quantità di radiazioni a infrarossi. Questo viene usato per osservare le nebulose, le regioni spaziali piene di idrogeno ed elio, dove si formano le stelle e i corrispondenti dischi di soggetto, che alla fine darà origine ai sistemi planetari.

Le stelle molto fredde, ad esempio le nane rosse, che sono anche le più abbondanti nell'universo, sono adeguatamente studiate con radiazioni a infrarossi, così come le galassie che si allontanano da noi.

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Spettroscopia ad infrarossi

È una tecnica analitica che viene utilizzata in molti campi: astronomia, scienza dei materiali, cibo e altro ancora.

Uso lo spettro a infrarossi per determinare la composizione chimica di una sostanza ed è particolarmente adatto per l'analisi dei composti organici.

Funziona in questo modo: la radiazione che raggiunge un mezzo può essere riflessa in parte e il resto viene assorbito e quindi trasmesso. Quando si analizzano le radiazioni trasmesse e i suoi cambiamenti per quanto riguarda le radiazioni incidenti, le proprietà dell'ambiente sono note.

Quando la radiazione a infrarossi viene assorbita da una molecola il cui stato fondamentale di vibrazione ha la stessa lunghezza d'onda della radiazione a infrarossi incidente, i cambiamenti in tale vibrazione sono causati. Questi cambiamenti sono chiamati risonanza.

L'esperimento viene effettuato con un file Spettrometro a infrarossi. C'è un campione interagisce con le radiazioni a infrarossi e vengono raccolte le informazioni di radiazione trasmessa.

Lo spettrometro ha incorporato il software necessario per creare lo spettro di sostanze, un grafico con bande e picchi caratteristici che è come un'impronta digitale.

Ogni picco indica un certo stato energetico delle molecole e la loro composizione di osservazione e le proprietà della sostanza sono dedotti.

Squadre per la visione notturna

Originariamente sviluppati come una squadra militare, hanno sensori che catturano il calore emesso dalla materia, in particolare gli organismi viventi.

Esempi di radiazioni a infrarossi

Confronto di una fotografia normale (sotto) e un'immagine a infrarossi (sotto). Il sacchetto di plastica è trasparente per l'infrarosso a onde lunghe, ma gli occhiali dell'uomo sono opachi

Tutta la materia emette radiazioni a infrarossi in misura maggiore o minore. La temperatura assoluta zero è uguale alla cessazione totale dei movimenti nell'atomo e nelle sue particelle costituenti. Ma non è stato ancora rilevato, sebbene in laboratori speciali a basse temperature è stato abbastanza vicino.

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In questo modo qualsiasi parte dell'universo emette radiazioni a infrarossi, ad esempio le nebulose di cui sopra.

Quindi c'è radiazione a infrarossi più stretti:

Il sole e la terra

-Le radiazioni termiche provengono dal sole, la nostra principale fonte di luce e calore.

-Il terreno stesso ha un calore interiore, a causa della dinamica dei vari strati che compongono il pianeta, quindi è anche una stazione a infrarossi.

-Alcuni gas atmosferici, come l'anidride carbonica e il metano, tra gli altri, sono un buon assorbente delle radiazioni a infrarossi, che poi si irradia in tutte le direzioni, riscaldando il pianeta. È il conoscente effetto serra.

Esseri viventi

-Persone e animali a sangue caldo emettono calore.

Tecnologia

-Bleaple lampadine a incandescenza emanano una grande quantità di calore. In effetti, quasi tutta l'energia elettrica viene trasformata in radiazioni termiche e molto poco viene emessa nella gamma di luce visibile.

-Controlli televisivi televisivi, giocattoli, porte e altri dispositivi, lavora con la luce a infrarossi.

Il controllo ha all'interno di un piccolo circuito stampato contenente il segnale codificato di ciascuna funzione. Questo viene inviato all'emettitore a infrarossi (il LED rosso). Nel dispositivo c'è un altro circuito che riceve questo segnale ed esegue la funzione richiesta.

-I motori vengono riscaldati durante il loro funzionamento, nonché apparecchiature elettriche ed elettroniche, la corrente elettrica attraverso i driver genera calore, nonché l'attrito tra le parti mobili.

-Il laser, utilizzato nei processi medici e industriali, produce radiazioni a infrarossi. Ci sono laser a stato solido nei lettori di CD e nei sensori più vari.

Riferimenti

1. Fontale, b. Lo spettro elettromagnetico e le sue applicazioni. Scuola venezuelana per l'insegnamento della chimica.
2. Giancoli, d.  2006. Fisica: principi con applicazioni. 6 °. Ed Prentice Hall.
3. Mondragón, p. Spettroscopia ad infrarossi. Recuperato da: ciatej.MX.
4. Radiazione e luce a infrarossi. Recuperato da: Tolomeo.UNAM.MX.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 2. 7 °. Ed. Apprendimento del Cengage.