¿Qué es el infrarrojo?
El infrarrojo es un tipo de radiación electromagnética, una frecuencia continua que se produce cuando los átomos absorben y liberan energía. Desde la frecuencia más alta hasta la más baja, la radiación electromagnética incluye rayos gamma, rayos X, luz ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos, microondas y ondas de radio. Estos tipos de radiación son isomórficos al espectro electromagnético. Según la NASA, el astrónomo británico William Herschel descubrió la luz infrarroja en 1800. En un experimento para medir la diferencia de temperatura entre los colores del espectro visible, colocó un termómetro en el camino de la luz de cada color del espectro visible. Observó que las temperaturas subían del azul al rojo y encontró una medición de temperatura más cálida fuera del extremo rojo del espectro visible. En el espectro electromagnético, aparece por encima de las frecuencias de microondas y por debajo de las frecuencias de la luz visible roja, por eso se le llama "infrarrojo". Según Caltech, la radiación infrarroja dura más que la luz visible. Las frecuencias infrarrojas oscilan entre aproximadamente 3 gigahercios (GHz) y aproximadamente 400 terahercios (THz), y se estima que las longitudes de onda están entre 1000 micrómetros (micrómetros) y 760 nanómetros (2,9921 pulgadas), aunque estos valores son inciertos. Según la NASA,
Al igual que el espectro visible, la radiación infrarroja tiene su propio rango de longitud de onda, desde el violeta (la longitud de onda visible más corta) hasta el rojo (la longitud de onda más larga). Las ondas más cortas del "infrarrojo cercano", que están más cerca de la luz visible en el espectro electromagnético y no emiten ningún calor detectable, son la radiación que utilizan los controles remotos de los televisores para cambiar de canal. Según la NASA, las ondas más largas del "infrarrojo lejano" están más cerca de la porción de microondas del espectro electromagnético y pueden sentirse con calor intenso, como el de la luz solar o el fuego.
La radiación infrarroja es una de las tres formas en que se transfiere el calor de un lugar a otro. Los otros dos son convección y conducción. Cualquier objeto con una temperatura superior a 5 Kelvin (-450 grados Fahrenheit o -268 grados Celsius) emite radiación infrarroja. Según una investigación de la Universidad de Tennessee, el sol emite la mitad de su energía total en forma de luz infrarroja, y la mayor parte de la luz visible de la estrella es absorbida y reemitida como luz infrarroja.
Los electrodomésticos como las lámparas de calor y las tostadoras utilizan radiación infrarroja para transferir calor, al igual que los calentadores industriales, como los que se utilizan para secar y curar materiales. Según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., las bombillas incandescentes solo pueden convertir alrededor del 65,438% de la energía eléctrica de entrada en energía de luz visible, y el 90% restante se convierte en radiación infrarroja. Los láseres infrarrojos se pueden utilizar para comunicaciones punto a punto a cientos de metros o varios metros. Según el principio de funcionamiento, los controles remotos de TV que dependen de la radiación infrarroja emiten pulsos de energía infrarroja desde un diodo emisor de luz (LED) al receptor de infrarrojos del televisor. El receptor convierte los pulsos de luz en señales eléctricas que indican al microprocesador que ejecute comandos de programación.
Una de las aplicaciones más útiles de la espectroscopia infrarroja es la sensado y detección. Todos los objetos de la Tierra emiten radiación infrarroja en forma de calor. Esto puede detectarse mediante sensores electrónicos, como los que se utilizan en las gafas de visión nocturna y las cámaras de infrarrojos. Según la Universidad de California en Berkeley (UCB), un ejemplo sencillo de un sensor de este tipo es un bolómetro, que consiste en un telescopio con un termistor, o termistor, en el foco. Si un objeto caliente entra en el campo de visión del instrumento, el calor provocará un cambio detectable en el voltaje a través del termistor.
Las cámaras de visión nocturna utilizan bolómetros más sofisticados. Estas cámaras suelen incluir un chip de imágenes de dispositivo de carga acoplada (CCD) que es sensible a la luz infrarroja. Las imágenes formadas por CCD se pueden reproducir en luz visible. Estos sistemas pueden hacerse lo suficientemente pequeños como para usarlos en dispositivos portátiles o gafas de visión nocturna portátiles. La cámara también se puede utilizar para apuntar armas con o sin la adición de mira láser infrarroja.
La espectroscopia infrarroja se utiliza para medir la emisión infrarroja de materiales en longitudes de onda específicas. Los picos y caídas característicos aparecen en el espectro infrarrojo de una sustancia cuando los electrones de una molécula absorben o emiten fotones (partículas de luz) mientras cambian entre órbitas o niveles de energía. Esta información espectral se puede utilizar para identificar sustancias y monitorear reacciones químicas.
Las técnicas de espectroscopia infrarroja como la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) son muy útiles para muchas aplicaciones científicas, según Robert Mayanovic, profesor de física en la Universidad Estatal de Missouri. Entre ellos se incluyen la investigación sobre sistemas moleculares y materiales bidimensionales como el grafeno.
Astronomía Infrarroja Caltech describe la astronomía infrarroja como "la detección y estudio de la radiación infrarroja (energía térmica) emitida por objetos en el universo". Con el desarrollo de los sistemas de imágenes CCD infrarrojas, la gente puede observar en detalle la distribución de las fuentes de luz infrarroja en el espacio, revelando las estructuras complejas en nebulosas, galaxias y estructuras a gran escala del universo. "KDSP" y "KDSP" son una de las ventajas de la observación infrarroja, ya que permiten detectar objetos que son demasiado fríos para emitir luz visible. Esto ha llevado al descubrimiento de objetos previamente desconocidos, incluidos cometas, asteroides y finas nubes de polvo interestelar que parecen poblar la Vía Láctea.
La astronomía infrarroja es particularmente útil para observar moléculas de gas frío y determinar la composición química de las partículas de polvo en el medio interestelar, dijo Robert Patterson, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Missouri. Estas observaciones se realizaron utilizando detectores CCD especiales sensibles a fotones infrarrojos.
Otra ventaja de la radiación infrarroja es que tiene una longitud de onda más larga, lo que significa que no se dispersa como la luz visible. Mientras que la luz visible puede ser absorbida o reflejada por partículas de gas y polvo, las ondas infrarrojas más largas sólo pueden sortear estos pequeños obstáculos. Debido a esta propiedad, la espectroscopia infrarroja se puede utilizar para observar objetos cuya luz está bloqueada por gas y polvo. Estos objetos incluyen estrellas recién formadas incrustadas en nebulosas o en el centro de la Vía Láctea de la Tierra.
Recursos adicionales:
Obtenga más información sobre infrarrojos de NASA Science. Obtenga más información sobre el infrarrojo en el Observatorio Gemini. Mire un vídeo del National Geographic Channel que describe la visión infrarroja. "Este artículo se actualizó el 2065438 + 27 de febrero de 2009 y la autora es Traci Pedersen, escritora de ciencias biológicas. "