شرح عن أطياف الأشعه تحت الحمراء

نظرة عامة حول مفهوم أطياف الأشعة تحت الحمراء

تعرف أطياف الأشعة تحت الحمراء (IR) بكونها إشعاع كهرومغناطيسي يمتلك طولًا موجيًا أكبر من الطول الموجي الذي يملكه الضوء المرئي، وذلك يفسر عدم إمكانية رؤيتها بالعين المجردة، وعلى الرغم من ذلك فإن الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية التي تصل إلى 1050 نانومتر من الليزر النبضي الخاص يمكن رؤيتها بالعين المجردة في ظل ظروف معينة، ويمتد ضوء هذه الأشعة من الحافة الحمراء المقترحة للضوء المرئي وهي 700 نانومتر إلى 1 مليمتر، ومعظم الإشعاع الحراري المنبعث من الأجسام القريبة من درجة حرارة الغرفة هو من الأشعة تحت الحمراء، وتحمل الأشعة تحت الحمراء طاقة مشعة وتتصرف مثل الموجة، وذلك لكونها جزءًا من الأشعة الكهرومغناطيسية.^[١]

يمكن تصنيف الأشعة تحت الحمراء بالاعتماد على الطول الموجي والتردد إلى خمس فئات؛ وهي الطول الموجي القريب، والطول الموجي القصير، والطول الموجي المتوسط، الطول الموجي الطويل، والأشعة تحت الحمراء البعيدة.^[١]

خصائص أطياف الأشعة تحت الحمراء

تسمى الأشعة تحت الحمراء أيضًا باسم الأشعة الحرارية، وتستخدم أطياف هذه الأشعة في تطبيقات ومجالات إنتاج الحرارة، ويمكن استخدامها لأغراض علاجية في مجال العلاج الطبيعي، وفيما يأتي أبرز خصائص أطياف الأشعة تحت الحمراء:^[٢]

• يعود أصلها إلى تغير في حركة الإلكترون.
• يتراوح طولها الموجي من 710 نانومتر إلى 1 مليمتر.
• ينحصر نطاق ترددها بين 300 غيغاهيرتز إلى 430 تيراهيرتز.
• تعتبر الأشعة تحت الحمراء إحدى الموجات العرضية أو المستعرضة.
• تبلغ سرعة هذه الأشعة  م/ ث.
• ينصاع هذه النوع من الأشعة لخاصية الانكسار.
• تمتلك الأشعة تحت الحمراء خصائص حرارية عديدة.

الأطوال الموجية لأطياف الأشعة تحت الحمراء

يمكن تصنيف النطاقات الخاصة بالأشعة تحت الحمراء بناءً على النطاق الطيفي 1 ميكرومتر و 50 ميكرومتر كالآتي:^[١]

• الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة والمعروفة بالنطاق الأول؛ ويتراوح طولها الموجي بين 1 ميكرومتر و3 ميكرومتر.
• الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة المتوسطة والمعروفة بالنطاق الثاني؛ ويتراوح طولها الموجي بين 3 ميكرومتر و5 ميكرومتر.
• الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة الطويلة والمعروفة بالنطاق الثالث؛ ويتراوح طولها الموجي بين 8 ميكرومتر و14 ميكرومتر.

تطبيقات الأشعة تحت الحمراء

تدخل الأشعة تحت الحمراء في العديد من التطبيقات، ومنها:^[٣]

• التصوير الحراري: وهو نوع من التصوير بالأشعة تحت الحمراء للأجسام، وقد استخدمت هذه الأشعة في التصوير نظرًا لانبعاثها من جميع الكائنات، ومن الجدير بالذكر بأن كمية الإشعاع المنبعثة تزيد بزيادة درجة الحرارة.
• التدفئة: تستخدم الأشعة تحت الحمراء في العديد من أغراض التدفئة المختلفة؛ مثل إزالة الجليد عن أجنحة الطائرات وتسخين حمامات البخار.
• مجال الاتصالات: يمكن استخدام هذا النوع من الإشعاع في الاتصالات قصيرة المدى لنقل البيانات بين الأجهزة الطرفية للكمبيوتر والمساعدين الرقميين الشخصيين، وغيرها من أنواع البيانات.
• التحليل الطيفي: وهو تقنية تستخدم لاكتشاف هياكل وتركيبات المركبات العضوية، وعادة ما يتم ذلك من خلال فحص نفاذية الأشعة تحت الحمراء من خلال العينات، وهي تعتمد على امتصاص ترددات معينة من الأشعة تحت الحمراء، والمرتبطة بثني ومد الروابط داخل جزيئات العينة.