بماذا تستخدم الأشعة تحت الحمراء؟

2 إجابتان

يطلق على الأشعة الكهرومغناطيسية ذات الأطوال الموجية الكبيرة مقارنةً بالأطوال الموجية للضوء المرئي، مصطلح الأشعة تحت الحمراء، ويرمز لها بالرمز (IR)، ولذلك من غير الممكن رؤيتها بالعين المجردة البشرية، ويبلغ الطول الموجي لضوء الأشعة تحت الحمراء من 700 نانومتر وحتى 1 ميلي متر، وتقاس هذه الأشعة بواسطة أداةٍ تعرف باسم (مقياس الحرارة للأشعة تحت الحمراء).

استخدام الأشعة تحت الحمراء

تنتج الأشعة تحت الحمراء في الغالبية من عملية انبثاقها على شكل إشعاعات حرارية من الأجسام التي تكون درجة حرارتها قريبةً من درجة حرارة الغرفة، وأيضًا تنطلق هذه الأشعة حاملةً طاقةً إشعاعيةَ تتصرف مثل الموجات وجسيماتها الكمومية والفوتونات أيضًا.

تقسم الأشعة تحت الحمراء إلى خمس فئات، وهي:

  •  الطول الموجي القريب.
  •  الطول الموجي القصي.
  • الطول الموجي المتوسط
  •  والطول الموجي الطويل.
  • الأشعة تحت الحمراء البعيدة.

وهناك مصدرٌ آخرٌ للأشعة تحت الحمراء وهو الشمس، فهي تطلق إشعاعاتٍ كهرومغناطيسيةِ مسببةٍ للحرارة.

في عام 1800 ميلادي، تمّ اكتشاف الأشعة تحت الحمراء من قبل العالم (ويليام هيرشل) ذو الجنسية البريطانية، من خلال قيامه بتجربةٍ لقياس فرق درجة الحرارة بين الألوان في الطيف المرئي، حيث لاحظ زيادةً في درجة الحرارة من اللون الأزرق إلى اللون الأحمر، ووجد قياس درجة الحرارة بأنه أكثر دفئًا في مجال ما وراء النهاية الحمراء للطيف المرئي والموجود ضمن الطيف الكهرومغناطيسي، وجاءت تسمية الأشعة تحت الحمراء من خاصية الضوء الأحمر المرئي لأن موجات الأشعة تحت الحمراء تحدث بتردداتٍ أعلى من ترددات الموجات الموجودة في الأشعة الضوئية.

تستخدم الأشعة تحت الحمراء في مجالات عديدة منها:

  • تدخل في التطبيقات التي تتطلب إنتاج الحرارة مثل سخانات الأشعة تحت الحمراء.
  • لها فائدةٌ عند استخدامها لأغراضٍ علاجية، فيحتاجها المريض في علاجاتٍ طبيعيةٍ كالتدليك، كونها تقوم بتدفئة الجلد وإرخاء العضلات لامتلاكها قدرةً على اختراق الجلد.
  • تستخدم الأشعة تحت الحمراء في التنبؤ الجوي حيث يتم استخدامها من قبل الأقمار الصناعية الخاصة بالأرصاد الجوية، وذلك من خلال تحديد درجات الحرارة وتكوّن الغيوم والتغيرات التي تتطرأ عليها.
  • لهذه الأشعة دورٌ في استخدام الكاميرات للرؤية والحماية ليلًا، فيوجد عددٌ من المصابيح الصغيرة (LED) في مقدمة كل كاميرا، والتي تنتج حزمةً من الفوتونات ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء، والتي تنتشر في الأماكن الموجودة أمام الكاميرا، ومن ثم تستقبل الحساسات المصنعة من السيليكون انعكاسات حزم الأشعة للأجسام الموجودة أمام الكاميرا، حينها تصبح المنطقة وكأنها مضاءةً بضوءٍ يسمى بالفلاش وذلك يمكن المستخدم من الرؤية في الليل.
  • كما تدخل هذه الأشعة في مجال الإتصالات، وذلك من خلال استخدام أشعة الليزر تحت الحمراء بعملية الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر، وهي غير مكلفةٍ نسبيًا.
  • الأشعة تحت الحمراء تتصل في علم الفلك أيضًا، فلها استخداماتٌ في المكونات البصرية مثل المرايا والعدسات وأجهزة الكشف الرقمية المستخدمة في اكتشاف ودراسة الأشياء الموجودة في الفضاء.
  • تدخل الأشعة تحت الحمراء في التطبيقات الإلكترونية، كأجهزة الاستشعار عن بعد الخاصة بالتلفاز والتصوير الفوتوغرافي، ويمكن أن يوجد تشابهٌ في تطبيقاتها وتطبيقات الضوء المرئي لأن نطاقات أطوالها الموجبة قريبةٌ من بعضها.

أكمل القراءة

الأشعة تحت الحمراء أو كما يُرمز لها برمز IR وهو اختصار لاسم Infrared Radiation، وهي أشعة كهرومغناطيسية متواجدة في الطبيعة كجزء من الطيف الكهرومغناطيسي الذي قد بتعرض له أحدنا بشكلٍ يومي. وتأتي هذه الاشعة الكهرومغناطيسية من الشمس على شكل موجات ضمن أطوالٍ موجية ذات ترددات مختلفة يُطلق عليها اسم “الطيف الكهرومغناطيسي”. يُقسم هذه الطيف إلى سبع مناطق تختلف كل منطقة بحسب تناقص أو انخفاض الطول الموجي وارتفاع أو ازدياد الطاقة والتردد؛ وهذه المناطق هي: الأمواج المُستخدمة في الراديو، والأمواج القصيرة، والأشعة فوق البنفسجية، والضوء المرئي بالعين، والأشعة تحت الحمراء التي تتساءل عن استخدامها، وأشعة غاما Gamma-ray، والأشعة السينية أو X-ray.

بحسب ما ورد عن ناسا عام 1800 يعود اكتشاف الأشعة تحت الحمراء إلى العالم البريطاني ويليام هيرشل، فخلال أدائه لتجربة قياس الفرق ما بين حرارة ألوان الطيف لاحظ ازدياد درجة الحرارة بشكلٍ تدريجي بعد أن وضع ميزان حرارة أمام الضوء وفي نطاق كُلِّ لونٍ على حدىً، فقد تزايدت درجة الحرارة ما بين اللون الأزرق وهو أول ألوان الطيف وصولًا إلى آخر لون وهو اللون الأحمر؛ ولكنّه لاحظ أيضًا ازديادًا في منطقة ما بعد اللون الأحمر ممّا دلّ على أنّ هُناك أشعة غير ظاهرة بالعين المُجردة. وسُميت بالأشعة تحت الحمراء وذلك لكونها تلت اللون الأحمر في ألوان الطيف.

وقد استُخدمت الأشعة تحت الحمراء في أمور عديدة لم تكن ممكنة قبل اكتشافها؛ ومن أهم هذه الاستخدامات:

الاتصال بين جهازين لنقل البيانات فيما بينهما: فقد ابتكر الخبراء تكنولوجيا لاسلكية أمّنت الاتصال بين الأجهزة ضمن مجال ٍ قصيرٍ وذلك باستخدام الأشعة تحت الحمراء؛ فيتمكن جهازين من إرسال واستقبال البيانات عن طريق هذه الأشعة. فقد وضع الخبراء في كل جهاز قطعة موجّهة للأشعة الحمراء ومَخرج أو منفذ يضمن إرسال واستقبال البيانات عبر هذا المنفذ إلى الجهاز الثاني وذلك عندما يكون الجاهزين قريبين من بعضهما. وفيما بعد طوّر العلماء هذه الاستخدام وتمّ اختراع شبكة شبه دائمة لاسلكية؛ وتتواجد الأشعة تحت الحمراء في التكنولوجيا اللاسلكية في ثلاثة أشكال:

  • IrDA-SIR: وهي أشعة تحت الحمراء تقوم بنقل البيانات بسرعة لا تتجاوز 115 ميغابيت خلال الثانية الواحدة.
  • IrDA-MIR: وهي الأشعة التي تنقل البيانات بسرعة 1.15 ميغابايت خلال الثانية الواحدة.
  • IrDA-FIR: وهي الأشعة التي تنقل البيانات بسرعة تصل إلى 4ميغابايت خلال الثانية الواحدة.

الأشعة تحت الحمراء في الأجهزة ذات التحكم عن بعد Remote Controls: حيث يُرسل الديود ذات الضوء LED إشاراتٍ عن طريق الأشعة تحت الحمراء، ومن ثمّ تمر هذه الإشارات عبر العدسة وتصبح بعد ذلك مركزة على شكل حزمة من بيانات الأشعة تحت الحمراء. يقوم جهاز IrDA، وهو مُرفق بديود ضوئي مصنوع من السيليكون، باستقبال تلك البيانات ويقوم بتنقية الإشارة من الأشعة تحت الحمراء القريبة أو المحيطة لكونها تنتقل بسرعة أبطئ من سرعة الضوء المحيط، وبعد ذلك تتحول الإشارة لتنفيذ الأمر المُحدد.

الأشعة تحت الحمراء تساعد في الرؤية خلال الكاميرت ليلًا: قد تلاحظ في مقدمة كل كاميرا عدد من المصابيح الصغيرة “LED”، والتي بدورها تُصدر حزمة من الفوتونات ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء ثمّ ينتشر في الأماكن التي تكون أمام الكاميرا. تستقبل الحساسات المُصنّعة من السيليكون انعكاس حزم الأجسام التي تكون أمام الكاميرا، فتصبح المنطقة وكأنّها مُضاءة بواسط فلاش أو وميض. وهكذا ستمكننا الأشعة تحت الحمراء من الرؤية خلال الكاميرا ليلًا.

ومن الاستخدامات الأخرى للأشعة تحت الحمراء هي اكتشاف تاريخ الفن حيثُ تُستخدم لاكتشاف الطبقات التي تكون على الأعمال واللوحات الفنية وبذلك نرى كل ما يكون مخفي فيها، كما تُستخدم الأشعة في التنبؤ الجوي حيثُ تستخدمها الأقمار الصناعية الخاصة بالنشؤات الجوية وتقوم بتحديد درجات الحرارة وتكون الغيوم وتغيراتها، كما يُمكن استخدام هذه الأشعة في توليد الحرارة والتسخين وهي مستخدمة بشكلٍ واسع في المطاعم، ومراكز الساونا، وأجهزة تسخين الطعام.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "بماذا تستخدم الأشعة تحت الحمراء؟"؟