Infraroig
De Viquipèdia
L'infraroig, radiació infraroja o llum infraroja (IR) és la part de l'espectre electromagnètic amb una longitud d'ona més llarga que la llum visible però més curta que la radiació de microones. El seu nom significa "per sota del vermell", ja que el vermell és el color de la llum visible amb una major longitud d'ona. La radiació infraroja s'estén al llarg de tres ordres de magnitud amb longituds d'ona d'entre 700 nanòmetres i 1 mil·límetre.
Taula de continguts |
[edita] Diferents regions de la radiació infraroja
Els objectes emeten radiació infraroja al llarg de tot l'espectre de longituds d'ona, però atès que habitualment els sensors són dissenyats per detectar la radiació dins d'un interval de longituds d'ona, la banda infraroja s'acostuma a dividir en diverses seccions.
[edita] Esquema de la CIE
La Comissió Internacional d'Il·luminació (normalment coneguda com a CIE a causa del seu nom francès, Commission internationale de l'éclairage) recomana la divisió de la radiació visible en tres bandes espectrals[1]:
- IR-A: 700 nm–1400 nm
- IR-B: 1400 nm–3000 nm
- IR-C: 3000 nm–1 mm
Una altra divisió en bandes espectrals força habitual és:[2]
- infraroig proper (NIR o IR-A), 0,75–1,4 µm, definits per l'absorció en aigua i usat habitualment en la comunicació per fibra òptica, gràcies a la poca absorció en vidres de SiO2.
- infraroig mitjà (MIR):
- infraroig d'ona curta (SWIR o IR-B), 1,4–3 µm, l'absorció en aigua augmenta considerablement a 1.450 nm
- infraroig d'ona mitjana (MWIR o IR-C), 3–8 µm
- infraroig d'ona llarga (LWIR o IR-C), 8–15 µm
- infraroig llunyà (FIR), 15–1.000 µm
[edita] Esquema usat a l'astronomia
A l'astronomia s'acostuma a dividir l'espectre infraroig d'aquesta manera[3]:
- Proper: de (0.7-1) a 5 µm
- Mitjà: de 5 a (25-40) µm
- Llunyà: de (25-40) a (200-350) µm
Aquestes divisions no són precises i varien en funció del la publicació i són utilitzades per a l'observació de diferents intervals de temperatura a l'espai.
[edita] Esquema de l'infraroig a les telecomunicacions
A les telecomunicacions basades en la utilització de la llum, la part de l'espectre infraroig se subdivideix encara en més bandes espectrals, en funció de la resposta de detectors, amplificadors, fonts i fibres òptiques[4]:
| Banda | Descripció | Longitud d'ona |
|---|---|---|
| Banda O | Original | 1260–1360 nm |
| Banda E | Estesa | 1360–1460 nm |
| Banda S | Ona curta | 1460–1530 nm |
| Banda C | Convencional | 1530–1565 nm |
| Banda L | Ona llarga | 1565–1625 nm |
| Banda U | Ona ultrallarga | 1625–1675 nm |
La banda C és la predominant a les xarxes de telecomunicació de llarga distància. Les bandes S i L es basen en tecnologies poc desenvolupades i tenen poca utilització.
[edita] Descobriment
Els infraroigs van ser descoberts a començaments del segle XIX per William Herschel. Herschel va col·locar un termòmetre de mercuri sobre l'espectre solar obtingut per un prisma de cristall, amb la finalitat de mesurar la calor emesa per cada color. Va descobrir que la calor era més forta al costat de l'extrem vermell de l'espectre i va observar que allí no havia llum. Aquesta és la primera experiència que mostra que la calor pot transmetre's per una forma invisible de llum. Els primers detectors de radiació infraroja eren bolòmetres, instruments que captaven la radiació infraroja per l'augment de temperatura produït en un detector.
[edita] Aplicacions
[edita] Termografia
La radiació infraroja està associada sovint a la calor, ja que els objectes a temperatura ambient o superior emeten radiació principalment concentrada en la banda de l'infraroig mitjà. Això permet utilitzar els infraroigs per determinar la temperatura d'objectes a distància (si se'n coneix l'emissivitat). Aquesta tècnica s'anomena termografia o, en el cas d'objectes molt calents, pirometria. La termografia s'utilitza bàsicament en aplicacions industrials i militars.
Les càmeres tèrmiques detecten la radiació infraroja entre els 900 i els 14.000 nm de l'espectre electromagnètic (0,9 a 15 µm) i produeixen imatges. Atès que la radiació infraroja és emesa per tots els objectes en funció de la seva temperatura, d'acord amb la llei de la radiació d'un cos negre, la termografia fa possible “veure” l'entorn amb o sense il·luminació visible. La quantitat de radiació que emet un objecte s'incrementa amb la temperatura, per tant, la termografia permet veure la variació de la temperatura dels cossos, d'aquí el seu nom.
[edita] Visió nocturna
Els infraroigs també s'utilitzen en els equips de visió nocturna quan la quantitat de llum visible és insuficient per veure els objectes: la radiació es rep i després es reflecteix en una pantalla; els objectes més calents es converteixen en els més lluminosos.
[edita] Comunicacions
Un ús molt comú és el que fan els comandaments a distància, que generalment utilitzen els infraroigs en comptes d'ones de ràdio ja que així no interfereixen amb altres senyals electromagnètics com els senyals de televisió. Els infraroigs també s'utilitzen per a comunicar a curta distancia els ordinadors amb els seus perifèrics (els aparells que utilitzen aquest tipus de comunicació compleixen generalment un estàndard publicat per la Infrared Data Association.
[edita] Escalfament
La radicació infraroja pot ser utilitzada com una font de calor. Les seves aplicacions en aquest camp van des de la calefacció domèstica fins a sistemes per treure el glaç de les ales dels avions, passant per escalfadors especials per a tractaments de fisioteràpia o els escalfadors d'aliments. També hi ha aplicacions en el camp de la indústria: formació de plàstics, tancament de contenidors plàstics, soldadura de plàstics, ...etc.
[edita] Meteorologia
Els satèl·lits meteorològics són equipats amb escànners que treballen a la banda infraroja que permeten obtenir imatges que permeten determinar l'espessor i el tipus dels núvols o calcular la temperatura de la superfície de la terra i de l'aigua. Aquests sensors treballen entre els 10,3 i els 12,5 µm.
El núvols alts formats per partícules de glaç com els cirrus o el núvols de gran desenvolupament vertical com els cumulonimbus es mostren en un color blanc brillant, per contra, els núvols baixos més calents com els stratus o els stratocumulus es mostren en gris. La superfície de la terra calenta es mostra com gris fosc o negre. Un dels desavantatges de l'infraroig rau en què els núvols baixos i la boira tenen una temperatura similar a la de la terra o superfícies marina i no es pot diferenciar. Tanmateix utilitzant la diferència de lluminositat del canal IR4 (10,3 a 11,5 µm) i la del canal de l'infraroig proper (1,58 a 1,64 µm) es poden diferenciar els núvols baixos produint una “boira” a la imatge. El gran avantatges de l'infraroig és que les imatges es poden obtenir també durant la nit, el que permet disposar d'una seqüència contínua de l'evolució del temps.
[edita] Climatologia
En el camp de la climatologia es monitoritza la radiació infraroja per detectar tendències a l'intercanvi d'energia entre la Terra i l'atmosfera. Aquestes tendències aporten informació sobre els canvis a llarg termini del clima terrestre. Aquest és, juntament amb la radiació solar, un dels principals paràmetres estudiats a la recerca de l'escalfament global.
Els investigadors utilitzen un aparell anomenat pirogeòmetre per a mesurar de manera continuada la irradiància terrestre, es tracta d'un radiòmetre que treballa a la banda infraroja, aproximadament entre els 4,5 i els 50 µm.
[edita] Referències
- ↑ Henderson, Roy. «Wavelength Considerations». Instituts für Umform- und Hochleistungs. [Consulta: 2007-10-18].
- ↑ Byrnes, James. Unexploded Ordnance Detection and Mitigation. Springer, 2009, 21–22. ISBN 9781402092527.
- ↑ IPAC Staff. «Near, Mid and Far-Infrared». NASA ipac. [Consulta: 2007-04-04].
- ↑ Ramaswami, Rajiv. «Optical Fiber Communication: From Transmission to Networking» (PDF). IEEE, May 2002. [Consulta: 2006-10-18].
[edita] Vegeu també
[edita] Enllaços externs
| Espectre Electromagnètic
Radiofreqüència | Microones | Raigs T | Infraroig | Espectre Visible | Ultraviolat | Raigs X | Raigs Gamma Visible: Roig | Taronja | Groc | Verd | Cian | Blau | Indi | Violat |
