فوائد ومضار الأشعة تحت الحمراء
فوائد ومضار الأشعة تحت الحمراء، الأشعة تحت الحمراء هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي.
وهي سلسلة متصلة من الترددات تنتج، عندما تمتص الذرات ثم تطلق الطاقة، من أعلى إلى أدنى تردد.
يشمل الإشعاع الكهرومغناطيسي أشعة جاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي.
والأشعة تحت الحمراء، تابعوا موقع مقال للتعرف على فوائد ومضار الأشعة تحت الحمراء.
الأشعة تحت الحمراء
الأشعة تحت الحمراء (IR)، أو ضوء الأشعة تحت الحمراء، هي نوع من الطاقة المشعة غير المرئية للعين البشرية.
ولكن يمكننا الشعور بها كالحرارة، كما أن جميع الكائنات المتواجدة في الكون، تنبعث منها مستوى معينًا من الأشعة تحت الحمراء.
لكن اثنين من أكثر المصادر وضوحًا هما الشمس والنار، وتمتلك هذه الأشعة بعض المزايا والعيوب، والتي سنقوم بالتحدث عنها لاحقًا.
شاهد أيضًا: هل الضوء مادة ولماذا؟
اكتشاف الأشعة تحت الحمراء
اكتشف عالم الفلك البريطاني ويليام هيرشل ضوء الأشعة تحت الحمراء في عام 1800 ميلاديًا، وفقًا لوكالة ناسا.
وفي تجربة لقياس الفرق في درجة الحرارة بين الألوان في الطيف المرئي، وضع موازين الحرارة في مسار الضوء داخل كل لون من ألوان الطيف المرئي.
كما لاحظ زيادة في درجة الحرارة من اللون الأزرق إلى الأحمر، ووجد مقياسًا لدرجة الحرارة أكثر دفئًا وراء النهاية الحمراء للطيف المرئي.
نطاق الأشعة تحت الحمراء
على غرار طيف الضوء المرئي، الذي يتراوح من البنفسجي (أقصر طول موجي للضوء المرئي) إلى الأحمر، (أطول طول موجي)، فإن الأشعة تحت الحمراء لها نطاقها الخاص من الأطوال الموجية.
فلا تصدر موجات “الأشعة تحت الحمراء القريبة” الأقصر، والتي تكون أقرب إلى الضوء المرئي على الطيف الكهرومغناطيسي.
أي حرارة يمكن اكتشافها، وهي ما يتم تفريغه، من جهاز التحكم عن بعد في التلفزيون لتغيير القنوات.
كما يمكن الشعور بموجات “الأشعة تحت الحمراء البعيدة” الأطول، والتي هي أقرب إلى قسم الميكروويف في الطيف الكهرومغناطيسي.
على أنها حرارة شديدة، مثل حرارة ضوء الشمس أو النار، وهذا وفقًا لوكالة ناسا.
داخل الطيف الكهرومغناطيسي، تحدث موجات الأشعة تحت الحمراء بترددات أعلى من تلك الموجودة، في الموجات الدقيقة.
وتحت تلك الخاصة بالضوء الأحمر المرئي، ومن هنا جاء اسم “الأشعة تحت الحمراء”.
وتعد موجات الأشعة تحت الحمراء أطول من موجات الضوء المرئي، وفقًا لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech).
كما تتراوح ترددات الأشعة تحت الحمراء من حوالي 300 جيجاهرتز (GHz)، إلى حوالي 400 تيراهيرتز (THz).
وتقدر الأطوال الموجية ما بين 1000 ميكرومتر، و760 نانومتر (2.9921 بوصة)، على الرغم من أن هذه القيم ليست نهائية، وذلك فقًا لوكالة ناسا.
الأشعة تحت الحمراء ونقل الحرارة
الأشعة تحت الحمراء هي إحدى الطرق الثلاث، التي تنتقل بها الحرارة من مكان إلى آخر، والطريقتان الأخريان هما الحمل والتوصيل.
فكل شيء تزيد درجة حرارته عن 5 درجات كلفن (ناقص 450 درجة فهرنهايت أو ناقص 268 درجة مئوية) ينبعث منه إشعاع الأشعة تحت الحمراء.
كما تعطي الشمس نصف طاقتها الكلية مثل الأشعة تحت الحمراء، ويتم امتصاص الكثير من الضوء المرئي للنجم.
وإعادة إرساله على شكل الأشعة تحت الحمراء، وفقًا لجامعة تينيسي.
فوائد الأشعة تحت الحمراء
تمتلك الأشعة تحت الحمراء العديد من الفوائد، ومنها:
الاستشعار
يعد الاستشعار والكشف من أكثر التطبيقات المفيدة لطيف الأشعة تحت الحمراء.
حيث أن جميع الأجسام الموجودة على الأرض تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء على شكل حرارة.
ويمكن اكتشاف هذا من خلال أجهزة الاستشعار الإلكترونية، بما في ذلك الأجهزة، التي تستخدم في نظارات الرؤية الليلية، وكاميرات الأشعة تحت الحمراء.
علم الفلك
يصف معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء بأنه “اكتشاف ودراسة الأشعة تحت الحمراء (الطاقة الحرارية) المنبعثة من الأجسام الموجودة في الكون”.
وسمحت التطورات في أنظمة التصوير IR CCD بمراقبة مفصلة لتوزيع مصادر الأشعة تحت الحمراء في الفضاء، وكشف الهياكل المعقدة في السدم والمجرات والبنية واسعة النطاق للكون.
تتمثل إحدى مزايا مراقبة الأشعة تحت الحمراء في أنها تستطيع اكتشاف الأجسام الباردة جدًا بحيث لا ينبعث منها الضوء المرئي.
وقد أدى ذلك إلى اكتشاف أجسام لم تكن معروفة من قبل، بما في ذلك المذنبات والكويكبات، وسحب الغبار بين النجوم، التي يبدو أنها منتشرة في جميع أنحاء المجرة.
قال روبرت باترسون، أستاذ علم الفلك في جامعة ولاية ميسوري، إن علم الفلك بالأشعة تحت الحمراء مفيد بشكل خاص لرصد جزيئات الغاز الباردة.
ولتحديد التركيب الكيميائي لجزيئات الغبار في الوسط النجمي؛ ويتم إجراء هذه الملاحظات، باستخدام كاشفات CCD متخصصة حساسة لفوتونات الأشعة تحت الحمراء.
ميزة أخرى للإشعاع تحت الحمراء هي أن طوله الموجي الأطول، يعني أنه لا يشتت بقدر الضوء المرئي.
وفقًا لوكالة ناسا؛ وفي حين يمكن امتصاص الضوء المرئي أو انعكاسه بواسطة جزيئات الغاز والغبار.
فإن موجات الأشعة تحت الحمراء الأطول تدور ببساطة حول هذه العوائق الصغيرة.
وبسبب هذه الخاصية، يمكن استخدام الأشعة تحت الحمراء، لمراقبة الأشياء التي يحجب الغاز والغبار ضوئها.
كما تشمل هذه الأجسام نجومًا حديثة التكوين مغروسة في السدم أو في مركز مجرة الأرض.
تابع أيضًا: موضوع تعبير عن تداخل الضوء
الاستخدامات المنزلية
تستخدم الأجهزة المنزلية مثل المصابيح الحرارية والمحامص الأشعة تحت الحمراء لنقل الحرارة.
مثلها مثل السخانات الصناعية مثل تلك المستخدمة، في التجفيف ومعالجة المواد.
تحول المصابيح المتوهجة حوالي 10 في المائة فقط من مدخلاتها من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية مرئية.
بينما يتم تحويل 90 في المائة الأخرى إلى أشعة تحت الحمراء، وفقًا لوكالة حماية البيئة.
كما يمكن استخدام ليزر الأشعة تحت الحمراء للاتصالات من نقطة إلى نقطة، عبر مسافات تصل إلى بضع مئات من الأمتار أو الياردات.
وتعمل أجهزة التحكم عن بعد في التلفزيون التي تعتمد على الأشعة تحت الحمراء، على إطلاق نبضات طاقة الأشعة تحت الحمراء.
حيث من الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) إلى مستقبل الأشعة تحت الحمراء في التلفزيون، وفقًا لـ How Stuff Works.
بالإضافة إلى ذلك، يقوم جهاز الاستقبال بتحويل نبضات الضوء إلى إشارات كهربائية، توجه معالجًا دقيقًا لتنفيذ الأمر المبرمج.
مضار الأشعة تحت الحمراء
تدمر الأشعة تحت الحمراء العينين والجلد وتساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري.
ويمكن عنصرة مضار هذه الأشعة كالتالي:
تلف العين
إن العين البشرية حساسة لجميع الإشعاعات، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء.
وتعمل الأشعة تحت الحمراء على رفع درجة الحرارة الداخلية للعين، مما يؤدي إلى “تحميصها”.
كما يمكن أن يؤدي التعرض للأشعة تحت الحمراء لفترات طويلة إلى إعتام عدسة العين، وتقرحات القرنية وحروق الشبكية، لذا ننصح بعدم التحديث في الشمس!
تلف الجلد
الأشعة تحت الحمراء في ضوء الشمس تضر الجلد؛ حيث أنه في ضوء الشمس المباشر، ترتفع درجة حرارة جلد الإنسان إلى حوالي 40 درجة مئوية.
لأنها تحول الأشعة تحت الحمراء الممتصة إلى حرارة، وبالتالي ونتيجة التعرض القصير هي حروق الشمس.
كما يؤدي التعرض للأشعة تحت الحمراء لفترات طويلة إلى تكوين أوعية دموية جديدة من الأوعية الموجودة مسبقًا في الجلد.
ويتسبب في نمو وهجرة غير عادية لخلايا الجلد، ويغير البروتينات الهيكلية في الجلد، وهذا يزيد من شيخوخة الجلد المبكرة.
شاهد أيضا: كيفية علاج الضوء الساطع
تأثير الاحتباس الحراري
يمتص سطح الأرض والغيوم فوقه الإشعاع من أشعة الشمس، ويعيد إرساله كإشعاع الأشعة تحت الحمراء إلى الغلاف الجوي.
وعندما يحتوي الهواء فوق سطح الأرض على تركيز عالٍ من أكاسيد الكبريت والنيتروجين، وبخار الماء.
والمواد الكيميائية مثل مركبات الكلوروفلوروكربون، فإن الأشعة تحت الحمراء، تصبح محاصرة على الأرض.
كما يتسبب الإشعاع المحاصر في ارتفاع درجات الحرارة، وتغيرات في الطقس يمكن أن تضر بالبشر والحيوانات.
اخترنا لك: ما الفرق بين النور والضوء؟
كانت هذه نبذة عن فوائد ومضار الأشعة تحت الحمراء تعد تقنية الأشعة تحت الحمراء أمرًا بالغ الأهمية في العديد من السياقات العلمية والتجارية والعسكرية، نرجو أن يكون الموضوع أفادكم، وللمزيد من المواضيع، زوروا موقع مقال!