Infraraudonosios spinduliuotės (IR) arba infraraudonosios šviesos yra tam tikros rūšies spinduliavimo energija, kuri žmogaus akims nematoma, bet kurią galime jausti kaip šilumą. Visi visatos objektai skleidžia tam tikrą IR spinduliuotės lygį, tačiau du akivaizdžiausi šaltiniai yra saulė ir ugnis.
IR yra elektromagnetinės spinduliuotės rūšis, dažnių kontinuumas, susidarantis, kai atomai sugeria ir išleidžia energiją. Nuo aukščiausio iki žemiausio dažnio elektromagnetinė spinduliuotė apima gama ir rentgeno spindulius, ultravioletinę spinduliuotę, matomą šviesą, infraraudonąją spinduliuotę, mikrobangas ir radijo bangas. Kartu šios radiacijos rūšys sudaro elektromagnetinį spektrą.
Anot NASA, britų astronomas Williamas Herschelis infraraudonąją šviesą atrado 1800 m. Eksperimente siekdamas išmatuoti spalvų skirtumus tarp matomo spektro spalvų, jis įstatė termometrus į šviesos kelią kiekvienoje matomo spektro spalvoje. Jis pastebėjo temperatūros padidėjimą nuo mėlynos iki raudonos ir dar šiltesnį temperatūros matavimą rado tiesiai už raudonojo matomo spektro galo.
Elektromagnetiniame spektre infraraudonųjų bangų dažnis yra didesnis nei mikrobangų dažnis ir šiek tiek mažesnis už raudonos matomos šviesos dažnį, taigi pavadinimas „infraraudonasis“. Anot Kalifornijos technologijos instituto (Caltech), infraraudonosios spinduliuotės bangos yra ilgesnės nei matomos šviesos. IR dažnis svyruoja nuo maždaug 3 gigahercų (GHz) iki maždaug 400 terahercų (THz), o apskaičiuota, kad bangos ilgiai svyruos nuo 1000 mikrometrų (µm) iki 760 nanometrų (2,9921 colio), nors šios vertės nėra galutinės, teigia NASA.
Panašus į matomos šviesos spektrą, kuris svyruoja nuo violetinės (trumpiausias matomos šviesos bangos ilgis) iki raudonos (ilgiausias bangos ilgis), infraraudonoji spinduliuotė turi savo bangų ilgių diapazoną. Trumpesnės „beveik infraraudonųjų spindulių“ bangos, esančios arčiau elektromagnetinio spektro matomos šviesos, neišskiria jokio pastebimo karščio ir yra tos, kurios išsiskiria iš televizoriaus nuotolinio valdymo pulto, kad pakeistų kanalus. Pasak NASA, ilgesnės „tolimosios infraraudonosios spinduliuotės“ bangos, esančios arčiau elektromagnetinio spektro mikrobangų sekcijos, gali būti jaučiamos kaip stiprus karštis, pavyzdžiui, saulės šviesos ar ugnies karštis.
IR spinduliuotė yra vienas iš trijų būdų, kaip šiluma perduodama iš vienos vietos į kitą, kiti du yra konvekcija ir laidumas. Viskas, kur temperatūra aukštesnė nei 5 laipsniai Kelvino (minus 450 laipsnių Farenheito arba minus 268 laipsniai Celsijaus) skleidžia IR spinduliuotę. Tenesio universiteto duomenimis, saulė atiduoda pusę visos savo energijos kaip IR, o didžioji dalis žvaigždės matomos šviesos sugeriama ir vėl skleidžiama kaip IR.
Buitinis vartojimas
Buitiniai prietaisai, tokie kaip šilumos lempos ir skrudintuvai, šilumai perduoda IR spinduliuotę, kaip ir pramoniniai šildytuvai, tokie kaip naudojami džiovinti ir kietinti medžiagas. Aplinkos apsaugos agentūros duomenimis, kaitinamosios lemputės konvertuoja tik apie 10 procentų savo elektros energijos į matomos šviesos energiją, o kiti 90 procentų virsta infraraudonųjų spindulių spinduliuote.
Infraraudonųjų spindulių lazeriai gali būti naudojami ryšiui tarp taškų per kelis šimtus metrų ar jardus. Remiantis „How Stuff Works“, televizoriaus nuotolinio valdymo pultai, kurie priklauso nuo infraraudonosios spinduliuotės, išspinduliuoja IR energijos impulsus iš šviesos diodo (LED) į televizoriaus IR imtuvą. Imtuvas šviesos impulsus paverčia elektriniais signalais, kurie nurodo mikroprocesoriui vykdyti užprogramuotą komandą.
Infraraudonųjų spindulių jutimas
Vienas iš naudingiausių IR spektro taikymo būdų yra jutimas ir aptikimas. Visi Žemėje esantys objektai skleidžia IR spinduliuotę šilumos pavidalu. Tai galima aptikti elektroniniais jutikliais, tokiais kaip naktinio matymo akiniai ir infraraudonųjų spindulių kameros.
Kalifornijos universiteto Berkeley (UCB) duomenimis, paprastas tokio jutiklio pavyzdys yra bolometras, kurį sudaro teleskopas su temperatūros atžvilgiu jautriu rezistoriumi arba termistoriumi, esančiais jo židinio taške. Jei į šio prietaiso matymo lauką patenka šiltas kūnas, šiluma sukelia pastebimą termistoriaus įtampos pokytį.
Naktinio matymo kamerose naudojama sudėtingesnė bolometro versija. Šiose kamerose paprastai yra su krūviu susietų prietaisų (CCD) vaizdo lustai, jautrūs IR šviesai. Tada CCD suformuotas vaizdas gali būti atkuriamas matomoje šviesoje. Šios sistemos gali būti pakankamai mažos, kad galėtų būti naudojamos rankiniuose prietaisuose arba nešiojamuose naktinio matymo akiniuose. Fotoaparatai taip pat gali būti naudojami ginklų taikikliams su taikymu nukreipiant IR lazerį arba be jo.
Infraraudonųjų spindulių spektroskopija matuoja IR spinduliuotę iš medžiagų tam tikro bangos ilgio. Medžiagos IR spektras parodys būdingus kritimus ir smailus, nes elektronai absorbuoja arba skleidžia fotonus (šviesos daleles) molekulėse, elektronams pereinant tarp orbitų, arba energijos lygius. Ši spektroskopinė informacija gali būti naudojama medžiagoms identifikuoti ir cheminėms reakcijoms stebėti.
Misūrio valstijos universiteto fizikos profesoriaus Roberto Mayanovičiaus teigimu, infraraudonųjų spindulių spektroskopija, tokia kaip Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių (FTIR) spektroskopija, yra labai naudinga daugeliui mokslinių programų. Tai apima molekulinių sistemų ir 2D medžiagų, tokių kaip grafenas, tyrimą.
Infraraudonųjų spindulių astronomija
Caltech apibūdina infraraudonųjų spindulių astronomiją kaip „infraraudonosios spinduliuotės (šilumos energijos), skleidžiamos iš visatos objektų, aptikimą ir tyrimą“. IR CCD vaizdo gavimo sistemų patobulinimai leido išsamiai stebėti IR šaltinių pasiskirstymą kosmose, atskleidžiant sudėtingas struktūras rūkuose, galaktikose ir didelio masto Visatos struktūrą.
Vienas iš IR stebėjimo pranašumų yra tai, kad jis gali aptikti objektus, kurie yra per vėsūs, kad skleistų matomą šviesą. Tai paskatino anksčiau nežinomų objektų, įskaitant kometas, asteroidus ir išmintingus tarpžvaigždinius dulkių debesis, atradimus, kurie, atrodo, paplitę visoje galaktikoje.
IR astronomija yra ypač naudinga stebint šaltas dujų molekules ir nustatant cheminį dulkių dalelių tarpžvaigždinėje terpėje susidarymą, - sakė Misūrio valstijos universiteto astronomijos profesorius Robertas Pattersonas. Šie stebėjimai atliekami naudojant specializuotus CCD detektorius, jautrius IR fotonams.
Kitas IR spinduliuotės pranašumas yra tas, kad ilgesnis bangos ilgis reiškia, kad ji neišsklaidys tiek, kiek matoma šviesa, teigia NASA. Tuo tarpu matomą šviesą gali absorbuoti arba atspindėti dujos ir dulkės, tačiau ilgesnės IR bangos tiesiog apeina šias mažas kliūtis. Dėl šios savybės IR gali būti naudojamas stebėti objektus, kurių šviesą užstoja dujos ir dulkės. Tokiems objektams priskiriamos naujai besiformuojančios žvaigždės, įmerktos į rąstus ar Žemės galaktikos centrą.
Šį straipsnį 2019 m. Vasario 27 d. Atnaujino „Live Science“ bendradarbis Traci Pedersenas.
