Los rayos infrarrojos tienen muchas funciones y se utilizan ampliamente. Aquí hay algunos ejemplos para ilustrar:
(1) Visión nocturna
Cuando la luz visible es insuficiente, rayos infrarrojos Para uso en equipos de visión nocturna. Los dispositivos de visión nocturna funcionan mediante un proceso que implica convertir fotones ambientales en electrones, que luego se amplifican mediante procesos químicos y electrónicos y luego se vuelven a convertir en luz visible. Se pueden utilizar fuentes de luz infrarroja para mejorar la luz ambiental disponible convertida por dispositivos de visión nocturna, aumentando la visibilidad en la oscuridad sin el uso de fuentes de luz visible. El uso de luz infrarroja y equipos de visión nocturna no debe confundirse con la imagen térmica, que genera imágenes basadas en diferencias en las temperaturas de la superficie al detectar la radiación infrarroja (calor) emitida por los objetos y su entorno.
(2) Imagen térmica
La radiación infrarroja se puede utilizar para determinar de forma remota la temperatura de un objeto (si se conoce la emisividad). Esto se llama termografía o, en el caso de objetos muy calientes u objetos visibles en el NIR, pirometría. La imagen térmica (imagen térmica) se utilizó principalmente en aplicaciones militares e industriales, pero debido a las enormes reducciones en los costos de producción, la tecnología ingresó al mercado público en forma de cámaras infrarrojas para automóviles. Las cámaras termográficas detectan radiación en el rango infrarrojo del espectro electromagnético (aproximadamente 900-14.000 nanómetros o 0,9-14 micrones) y generan una imagen de esa radiación. Dado que todos los objetos emiten radiación infrarroja en función de su temperatura, según la ley de la radiación del cuerpo negro, las cámaras termográficas pueden "ver" el entorno de una persona con o sin luz visible. La cantidad de radiación emitida por un objeto aumenta a medida que aumenta su temperatura, por lo que las imágenes térmicas permiten ver los cambios de temperatura (de ahí el nombre).
(3) Calefacción
La radiación infrarroja se puede utilizar como fuente de calor intencionada. Se utiliza, por ejemplo, en las saunas de infrarrojos para calentar a los ocupantes. También se puede utilizar en otras aplicaciones de calefacción, como la eliminación de hielo de las alas de los aviones (descongelación). La luz infrarroja se puede utilizar para cocinar y calentar alimentos porque calienta principalmente objetos opacos y absorbentes en lugar del aire que los rodea. El calentamiento por infrarrojos también se está volviendo cada vez más popular en los procesos de fabricación industrial, como el curado de recubrimientos, la conformación de plásticos, el recocido, la soldadura de plásticos y el secado de impresiones. En estas aplicaciones, los calentadores infrarrojos reemplazan a los hornos de convección y la calefacción por contacto. La eficiencia se logra haciendo coincidir la longitud de onda del calentador de infrarrojos con las propiedades de absorción del material.
(4) Comunicación
La transmisión de datos por infrarrojos también se utiliza para la comunicación a corta distancia entre periféricos de computadora y asistentes digitales personales. Estos dispositivos generalmente cumplen con los estándares publicados por la Asociación de Datos Infrarrojos, IrDA. Los controles remotos y los dispositivos IrDA utilizan diodos emisores de luz (LED) infrarrojos para emitir radiación infrarroja que se enfoca en un haz estrecho a través de una lente de plástico. El haz está modulado, es decir, encendido y apagado, para evitar interferencias de otras fuentes infrarrojas como la luz solar o la luz artificial. El receptor utiliza fotodiodos de silicio para convertir la radiación infrarroja en corriente eléctrica. Responde únicamente a la señal de pulso rápido generada por el emisor y filtra lentamente la radiación infrarroja cambiante de la luz ambiental. Las comunicaciones por infrarrojos son adecuadas para uso en interiores en áreas con alta densidad de población. La luz infrarroja no atraviesa las paredes, por lo que no interferirá con otros dispositivos en habitaciones adyacentes. El infrarrojo es la forma más común en que los controles remotos controlan los electrodomésticos. Los protocolos de control remoto por infrarrojos (como RC-5, SIRC) se utilizan para comunicarse con infrarrojos. El uso de láseres infrarrojos para comunicaciones ópticas en el espacio libre podría ser una forma relativamente barata de instalar enlaces de comunicaciones en áreas urbanas que funcionen a velocidades de hasta 4 gigabits por segundo, en comparación con el costo de los cables de fibra óptica enterrados, excluyendo los daños por radiación. "Debido a que el ojo no puede detectar infrarrojos, es posible que no se produzcan parpadeos o cierres de ojos para ayudar a prevenir o reducir el daño". Los láseres infrarrojos se utilizan para proporcionar luz a los sistemas de comunicaciones de fibra óptica. La luz infrarroja con una longitud de onda de aproximadamente 1330 nanómetros (dispersión mínima) o 1550 nanómetros (transmisión óptima) es la mejor opción para la fibra de sílice estándar. La transmisión de datos infrarrojos para versiones de audio codificadas de carteles impresos para ayudar a las personas con discapacidad visual se está investigando a través del proyecto RIAS (Firma de audio infrarroja remota). La transmisión de datos IR de un dispositivo a otro a veces se denomina emisión de luz.
(5) Astronomía
Los astrónomos utilizan componentes ópticos, incluidos espejos, lentes y detectores digitales de estado sólido, para observar objetos en la porción infrarroja del espectro electromagnético.
Por este motivo se clasifica como parte de la astronomía óptica. Para formar las imágenes, los componentes del telescopio infrarrojo deben protegerse cuidadosamente de las fuentes de calor y los detectores deben congelarse con helio líquido.
La sensibilidad de los telescopios infrarrojos terrestres está significativamente limitada por el vapor de agua en la atmósfera, que absorbe parte de la radiación infrarroja que llega del espacio fuera de la ventana atmosférica seleccionada. Esta limitación puede aliviarse parcialmente colocando observatorios telescópicos a gran altura o transportando globos o aviones muy por encima del telescopio. Los telescopios espaciales no sufren este obstáculo, por lo que el espacio exterior se considera un lugar ideal para la astronomía infrarroja.
La porción infrarroja del espectro tiene varios beneficios útiles para los astrónomos. Las frías y oscuras nubes moleculares de gas y polvo de nuestra galaxia serán iluminadas por el calor radiativo de las estrellas incrustadas. El infrarrojo también se puede utilizar para detectar estrellas nativas antes de que comiencen a emitir luz visible. Las estrellas en el espectro infrarrojo emiten una pequeña cantidad de su energía, lo que facilita la detección de objetos fríos cercanos, como los planetas. (En el espectro visible, el resplandor de las estrellas ahogará la luz reflejada de los planetas).
La luz infrarroja también es útil para observar los núcleos de galaxias activas, que a menudo son invisibles en medio del gas y el polvo. Las galaxias distantes con altos corrimientos al rojo tendrán la porción máxima de sus espectros desplazada hacia longitudes de onda más largas, por lo que son más fáciles de observar en el infrarrojo.
Lectura adicional:
La radiación infrarroja (IR) es radiación electromagnética (EMR) con una longitud de onda más larga que la luz visible y, por lo tanto, generalmente es invisible para el ojo humano (aunque desde La IR (de ciertos láseres pulsados con longitudes de onda de hasta 1050 nm pueden verse bajo ciertas condiciones). A veces se le llama luz infrarroja. Las longitudes de onda IR se extienden desde el borde rojo nominal del espectro visible a 700 nm (frecuencia 430 THz) hasta 1 mm (300 GHz). La mayor parte de la radiación térmica emitida por objetos cercanos a la temperatura ambiente es infrarroja. Como todos los EMR, el IR transporta energía radiante y se comporta como ondas y sus partículas cuánticas, los fotones.
La luz infrarroja fue descubierta en el siglo XIX por el astrónomo Sir William Herschel, quien descubrió un tipo de energía espectral inferior a la luz roja a través de su efecto sobre los termómetros, la radiación invisible. Más de la mitad de la energía total del sol llega finalmente a la Tierra en forma de luz infrarroja. El equilibrio entre la radiación infrarroja absorbida y emitida tiene efectos importantes en el clima de la Tierra.
La radiación infrarroja es emitida o absorbida por las moléculas a medida que cambian su movimiento vibratorio rotacional. Excita modos vibratorios en las moléculas a través de cambios en los momentos dipolares, lo que lo convierte en un rango de frecuencia útil para estudiar estos estados de energía de moléculas apropiadamente simétricas. La espectroscopia infrarroja examina la absorción y transmisión de fotones en el rango infrarrojo.
La radiación infrarroja se utiliza en aplicaciones industriales, científicas, militares, policiales y médicas. Los dispositivos de visión nocturna que utilizan iluminación activa del infrarrojo cercano pueden observar personas o animales sin detectar al observador. La astronomía infrarroja utiliza telescopios equipados con sensores para penetrar regiones polvorientas del espacio, como nubes moleculares, detectar objetos como planetas y observar objetos altamente desplazados al rojo en el universo primitivo. [8] Las cámaras termográficas infrarrojas se utilizan para detectar la pérdida de calor en sistemas de aislamiento, observar cambios en el flujo sanguíneo de la piel y detectar el sobrecalentamiento en equipos eléctricos.
Una amplia gama de usos en aplicaciones militares y civiles incluyen adquisición de objetivos, vigilancia, visión nocturna, localización y seguimiento. El cuerpo humano a la temperatura normal del cuerpo humano irradia principalmente longitudes de onda de aproximadamente 10 micrones (micras). Los usos no militares incluyen análisis de eficiencia térmica, monitoreo ambiental, inspección de instalaciones industriales, detección de crecimiento, detección de temperatura de largo alcance, comunicaciones inalámbricas de corto alcance, espectroscopia y pronóstico del tiempo.