- الأشعة تحت الحمراء هي نوع من إشعاع الطاقة غير مرئي للعين البشرية ، لكن يمكننا أن نشعر بحرارتها.
- للأشعة تحت الحمراء العديد من التطبيقات في الحياة اليومية ، من الهواتف الذكية للتعرف على الوجوه ونقل البيانات والتحكم عن بعد والتلسكوبات الفلكية.
هل سبق لك أن حاولت توجيه جهاز التحكم عن بعد الخاص بالتلفزيون عندما ضغطت عليه نحو الكاميرا؟
إذا كنت تراها بعينيك ، فعندما تضغط على الزر ، لا يبدو أن الضوء الصغير الموجود على الطرف البعيد للتلفزيون يضيء.
ومع ذلك ، باستخدام الكاميرا ، يمكنك أن ترى أن الضوء الصغير يتحول إلى اللون الأبيض.
لماذا يكون الضوء مرئيًا للكاميرا فقط وليس لأعيننا؟
ما هذا الضوء؟
الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة تحت الحمراء هي نوع من إشعاع الطاقة غير المرئي للعين البشرية ، ولكن يمكننا أن نشعر بالحرارة.
الأشعة تحت الحمراء لها طول موجي أطول من الطول الموجي للضوء المرئي.
تنبعث جميع الكائنات في الكون مستوى معينًا من الأشعة تحت الحمراء ، ولكن أكثر المصادر وضوحًا هي الشمس والنار.
الأشعة تحت الحمراء هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي وكذلك الضوء المرئي.
يتم إنتاجه عندما تمتص الذرة الطاقة وتطلقها على شكل فوتونات.
كان ويليام هيرشل ، عالم الفلك البريطاني ، أول من لاحظ موجات الأشعة تحت الحمراء في عام 1800.
أجرى تجارب لقياس الفروق في درجات الحرارة بين الألوان المختلفة في الضوء المرئي.
وضع مقياس الحرارة على طول مسار ضوء قوس قزح بسبب تشتت الكريستال.
شاهد ارتفاع درجة الحرارة من الضوء الأزرق إلى الضوء الأحمر ، ووجد درجة حرارة حارة غريبة بالقرب من الضوء الأحمر.
توجد الأشعة تحت الحمراء على تردد أعلى من الميكروويف وتحت الموجة الحمراء.
موجات الضوء تحت الحمراء أطول من موجات الضوء المرئية.
يتراوح تردد الأشعة تحت الحمراء من 3 جيجاهيرتز إلى 400 تيراهيرتز.
اقرأ أيضًا: ما هو التميع؟ ستساعدك هذه المحاكاة على فهمهاويتراوح الطول الموجي من 1000 ميكرومتر إلى 760 نانومتر.
على غرار الضوء المرئي ، والذي يتراوح من الضوء الأرجواني إلى الأحمر
الأشعة تحت الحمراء لديها أيضا نطاق خاص بها.
الأشعة تحت الحمراء هي إحدى الوسائل الثلاث لنقل الحرارة ، بصرف النظر عن آليات التحدب والتوصيل.
جميع الأجسام التي تزيد درجة حرارتها عن 5 كلفن أو -268 درجة مئوية تبعث أشعة تحت الحمراء.
تبعث الشمس ما يقرب من نصف طاقتها على شكل أشعة تحت الحمراء. مثل معظم النجوم الأخرى.
من أكثر الأشياء المفيدة في الأشعة تحت الحمراء هو الاستشعار والكشف.
كل شيء على الأرض ينبعث منه الأشعة تحت الحمراء.
والتي يمكن اكتشافها بواسطة المستشعرات الإلكترونية ، مثل كاميرات الأشعة تحت الحمراء ونظارات الرؤية الليلية.
تمييز الوجوه
أحدث تقنيات الأمان في الهواتف الذكية مثل iPhone X.
باستخدام التعرف على الوجه أو التعرف على الوجه الذي يأخذ وجه المالك بكاميرا الأشعة تحت الحمراء.
يتم بعد ذلك التقاط 10000 نقطة من ضوء الأشعة تحت الحمراء المسقطة على وجهنا بواسطة كاميرات الأشعة تحت الحمراء ومعالجتها لإنتاج نموذج لوجهنا.
جهاز التحكم
يستخدم جهاز التحكم عن بعد في التلفزيون وتكييف الهواء ضوء الأشعة تحت الحمراء كوسيلة اتصال مع المعدات الإلكترونية.
يقوم مستشعر الاستقبال بتحويل إشارة ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى إشارة كهربائية توجه المعالج الدقيق وفقًا للأوامر.
نقل البيانات
أولئك الذين أتيحت لهم فرصة الحصول على هاتف Nokia Mobile مع نظام تشغيل Java سوف يتعرفون عليه.
تم استخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء بشكل شائع كتقنية لنقل البيانات بين الهواتف المحمولة.
ومع ذلك ، فقد خسر تدريجياً أمام التقنيات الأخرى مثل Bluetooth و WiFi المباشر بسبب سرعات النقل المنخفضة والاستخدام المعقد إلى حد ما.
تستخدم كابلات الألياف الضوئية التي تشغل أنظمة الإنترنت الحديثة لدينا ضوء الأشعة تحت الحمراء لنقل البيانات.
يستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء لأنه يلائم مادة الألياف ، ولا يتشتت بسهولة ويفقد الطاقة.
التصوير على العديد من أجهزة الأقمار الصناعية باستخدام ماسحات الأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي على أقمار الطقس.
يمكن استخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء أو الماسحات الضوئية على الأقمار الصناعية لتحديد ارتفاع السحب ومحتوى الرطوبة فيها.
اقرأ أيضًا: هل للحيوانات لغة بالفعل؟
يمكن تحليل صور الأشعة تحت الحمراء للمحيطات لتحديد حركة التيارات المحيطية المفيدة لصناعة شحن السفن.
يحول الضوء المتوهج حوالي 10٪ فقط من الطاقة الكهربائية إلى ضوء مرئي ، بينما يتم تحويل 90٪ من الطاقة الأخرى إلى شكل أشعة تحت الحمراء.
تحتوي معظم الكاميرات الرقمية على مرشحات تمنع الأشعة تحت الحمراء.
يمكن إزالة هذا المرشح ويسمح بالحساسية في نطاق الأشعة تحت الحمراء.
صورتان متماثلتان. تم التقاط الصورة الموجودة على اليسار بكاميرا مزودة بفلتر الأشعة تحت الحمراء والصورة على اليمين تم التقاطها بكاميرا عادية.
إن نظام التصوير الموجود على CCD بالأشعة تحت الحمراء قادر على التقاط تفاصيل رصد مصادر الأشعة تحت الحمراء في الفضاء.
ميزة الأشعة تحت الحمراء هي أنه يمكن استخدامها لاكتشاف أو رؤية الأشياء شديدة البرودة لإصدار الضوء المرئي.
هذه التقنية قادرة على العثور على أشياء لم تكن معروفة من قبل ، مثل المذنبات والكويكبات والكواكب القزمة والسحب بين النجوم.
الأشعة تحت الحمراء مفيدة لمراقبة الجزيئات الباردة في الغازات وتحديد التركيب الكيميائي لجزيئات الغبار في الفضاء.
تستخدم هذه الملاحظة كاشف CCD حساس لفوتونات الأشعة تحت الحمراء.
ميزة أخرى للأشعة تحت الحمراء هي أنه كلما زاد طول الموجة ، قل الضوء المنتشر في الغلاف الجوي.
الضوء المرئي الذي يمكن امتصاصه وانعكاسه بواسطة الغاز والغبار ، والأشعة تحت الحمراء ذات الطول الموجي الأكبر تكون أكثر صعوبة بالنسبة للوسط الذي تتشوش من خلاله
بسبب هذه الخاصية ، يمكن استخدام الأشعة تحت الحمراء لمراقبة الأشياء حيث يتم حظر الضوء بواسطة الغاز والغبار
مثل الأجرام السماوية ، فإن النجوم المتكونة حديثًا محصورة داخل السديم أو مركز مجرة درب التبانة.
مرجع:
- أضواء الأشعة تحت الحمراء
- تقنية الأشعة تحت الحمراء