Tia hồng ngoại là gì? Ứng dụng của tia hồng ngoại trong đời sống

Tia hồng ngoại hay còn được gọi với tên là tia IR là một loại tia có năng lượng bức xạ không thể nhìn được bằng mắt thường nhưng chúng ta có thể nhận biết vì nhiệt độ tia IR rất cao. Tất cả các vật thể tồn tại trong vũ trụ đều có khả năng phát ra một số bức xạ hồng ngoại nhất định, nhưng nguồn rõ ràng nhất là lửa và mặt trời.

Tia hồng ngoại là một loại bức xạ điện từ, một loại tần số được tạo ra khi các nguyên tử hấp thụ và giải phóng năng lượng liên tục. Một dải tần số từ cao nhất đến tần số thấp nhất, bức xạ điện từ bao gồm các tia gamma, tia X, tia cực tím, ánh sáng nhìn thấy, bức xạ hồng ngoại, sóng vi ba và sóng vô tuyến.

Ai là người tìm thấy tia hồng ngoại đầu tiên?

Nhà thiên văn học người Anh William Herschel năm 1800 đã phát hiện ra tia hồng ngoại. Trong các thí nghiệm để đo chênh lệch nhiệt độ giữa màu sắc trong quang phổ có thể nhìn thấy được, ông đã đặt nhiệt kế vào đường đi của ánh sáng mỗi màu của quang phổ có thể nhìn thấy được. Ông quan sát thấy sự gia tăng nhiệt độ giữa các dải màu từ màu xanh sang màu đỏ. Và đã tìm thấy phép đo tăng nhiệt độ thậm chí còn nóng hơn ngoài đầu màu đỏ của quang phổ màu nhìn thấy được.

Bước sóng và tần số của tia hồng ngoại

Hồng ngoại được chia thành nhiều vùng quang phổ hoặc dải, dựa trên bước sóng. Tuy nhiên, chưa có định nghĩa thống nhất chính xác về ranh giới vùng phổ. Hồng ngoại được chia theo: hồng ngoại gần, trung và xa. Và cũng có thể được chia theo 5 loại: gần, ngắn, trung, dài và xa.

• Theo tần số, hồng ngoại dao động từ khoảng 3 GHz đến khoảng 400 THz và bước sóng ước lượng vào khoảng từ 1.000 um và 760 nm.
• Dải gần với IR chứa dải bước sóng gần đầu màu đỏ có bước sóng đo từ 750nm đến 1.300nm hoặc 0,75 đến 1,3 micron. Tần số của nó dao động trong khoảng 215 THz đến 400 THz. Nhóm này bao gồm các bước sóng dài nhất và tần số ngắn nhất và nó có khả năng tạo ra ít nhiệt nhất.
• Dải IR trung gian hay còn được gọi là dải IR giữa, bao gồm các bước sóng từ 1.300nm đến 3.000nm hoặc 1,3 đến 3 micron. Tần số dao động từ 20 THz đến 215 THz.
• Bước sóng trong dải hồng ngoại xa, gần nhất với sóng vi ba, mở rộng từ 3.000nm đến 1 mm hoặc 3 đến 1.000 micron. Tần số dao động từ 0,3 THz đến 20 THz. Nhóm này bao gồm các bước sóng ngắn nhất và tần số dài nhất, và nó tạo ra nhiều nhiệt nhất.

Ứng dụng của tia hồng ngoại

Tia hồng ngoại được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống hằng ngày, từ sản xuất các thiết bị điện tử: camera, máy quang phổ… đến những ứng dụng cụ thể trong từng lĩnh vực sau:

Các thiết bị điện trong gia đình

Các thiết bị điện gia dụng như đèn điện từ, bếp điện, lò nướng vi sóng sử dụng bức xạ hồng ngoại để dẫn nhiệt. Các bóng đèn sợi đốt chỉ chuyển đổi khoảng 10% năng lượng từ điện đầu vào thành năng lượng ánh sáng và 90% còn lại sẽ được chuyển đổi thành bức xạ tia hồng ngoại, do đó bóng đèn led được ứng dụng đến ngày nay.

Laser hồng ngoại còn được sử dụng để liên lạc trong khoảng cách vài trăm mét hoặc gần hơn. Điều khiển từ xa các thiết bị như TV dựa vào bức xạ hồng ngoại ngắn phát ra các xung điện từ hồng ngoại từ điốt phát sáng (LED) đến một thiết bị đầu thu hồng ngoại trong TV.

Ứng dụng để quay camera vào ban đêm

Tất cả vật thể trên thiên hà đều phát ra tia hồng ngoại dưới dạng dễ nhận biết nhất là nhiệt. Điều này được nhận biết bởi các cảm biến điện tử, chẳng hạn như những cảm biến điện từ được sử dụng trong mắt kính nhìn ánh sáng ban đêm và camera hồng ngoại.

Camera hồng ngoại thường có các chip hình ảnh của thiết bị được kết nối (CCD) nhạy với ánh sáng từ tia hồng ngoại. Hình ảnh được ghi lại bởi CCD sau đó có thể được tái tạo trong ánh sáng bình thường. Các hệ thống này có thể được tạo ra đủ nhỏ để sử dụng trong các thiết bị cầm tay hoặc kính nhìn đêm, đồng hồ đeo tay.