Radiación infravermella: Diferenzas entre revisións

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Contido eliminado Contido engadido
Breogan2008 (conversa | contribucións)
Breogan2008 (conversa | contribucións)
Liña 154: Liña 154:
=== Quecemento ===
=== Quecemento ===
A radicación infravermella pode ser utilizada como unha fonte de calor. As súas aplicacións neste eido van dende a calefacción doméstica até sistemas para eliminar o [[xeo]] das ás dos [[avión]]s, pasando por quentadores especiais para o tratamento de [[fisioterapia]] ou os quentadores de alimentos. Tamén hai aplicacións no eido da [[industria]]: formación de plásticos, peche de contedores plásticos, soldadura de plásticos, etc.
A radicación infravermella pode ser utilizada como unha fonte de calor. As súas aplicacións neste eido van dende a calefacción doméstica até sistemas para eliminar o [[xeo]] das ás dos [[avión]]s, pasando por quentadores especiais para o tratamento de [[fisioterapia]] ou os quentadores de alimentos. Tamén hai aplicacións no eido da [[industria]]: formación de plásticos, peche de contedores plásticos, soldadura de plásticos, etc.

=== Meteorologia ===
[[Ficheiro:Orkan Emma 29. Februar 2008 12-00 UTC.png|miniatura|esquerda|Fotografía de Europa na banda infravermella tomada polo [[Meteosat]] o 29 de febreiro de 2008.]]
Os [[Satélite meteorolóxico|satélites meteorolóxicos]] están equipados con escáneres que traballan na banda infravermella que permiten obter imaxes para determinar o espesor e o tipo das [[nube]]s ou calcular a temperatura da superficie da terra e da auga. Estes sensores traballan entre os 10,3 e os 12,5 µm.

As nubes altas formadas por partículas de [[xeo]] como os [[cirrus]] ou as nubes de gran desenvolvemento vertical com os [[cumulonimbus]] amósanse nunha cor branca brillante. Pola contra, as nubes baixas máis quentes como os [[stratus]] ou os [[stratocumulus]] amósanse en gris. A superficie da terra quente amósase como gris escuro ou negro. Unha das desvantaxes do infravermello radica no feito de que as nubes baixas e a [[néboa]] teñen unha temperatura semellante á da terra ou superficies mariñas e non se poden diferenciar. Porén, empregando a diferenza de luminosidade da canle IR4 (10,3 a 11,5 µm) e a da canle de infravermellos próximos (1,58 a 1,64 µm) pódense diferenciar as nubes baixas producindo unha “néboa” na imaxe. A gran vantaxe do infravermello é que as imatxes tamén se poden obter durante a noite, o que permite dispoñer dunha secuencia continua da evolución do tempo.


== Notas ==
== Notas ==

Revisión como estaba o 13 de febreiro de 2018 ás 17:18

Unha imaxe de pseudocor de luz infravermella (temperatura corporal).

A radiación infravermella[1] é un tipo de radiación electromagnética con lonxitude de onda maior que a da luz visible, pero menor que a das microondas. O seu nome quere dicir "por debaixo do vermello", xa que o vermello é a cor de lonxitude de onda máis longa da luz visible, comprendida entre 700 nanómetros (frecuencia 430 THz) e un milímetro (300 GHz).[2]

No espectro electromagnético, os infravermellos subdivídense en infravermellos curtos (0,7-5 µm), infravermellos medios (5-30 µm) e infravermellos longos (30-1000 µm). Mentres, esta clasificación non é precisa porque en cada área de utilización, se ten unha idea diferente dos límites dos diferentes tipos. Os infravermellos están asociados á calor porque os corpos na temperatura normal emiten radiación térmica no campo dos infravermellos. Malia que os vertebrados non poden percibir a radiación infravermella en forma de luz, si que a poden percibir como calor por unhas terminacións nerviosas especializadas da pel coñecidas coo termorreceptores.[3]

Historia

A radiación infravermella foi descuberta en 1800 por William Herschel.

Os infravermellos foron descubertos en 1800 por William Herschel, un astrónomo inglés de orixe alemá. Herschel colocou un termómetro de mercurio no espectro obtido por un prisma de cristal coa finalidade de medir a calor emitido por cada cor. Descubriu que a calor era máis forte ao lado do vermello do espectro, observando que alí non había luz. Esta foi a primeira experiencia que demostrou que a calor pode ser transmitida por unha forma invisible de luz. Porén, o termo "infravermello" non apareceu até finais do século XIX.[4][5]

Localización no espectro electromagnético

A radiacióm infravermella forma parte do espectro electromagnético, que inclúe todas as frecuencias das ondas electromagnétiques, e ordénanse en función da frecuencia dos sinais e da súa lonxitude de onda de acordo co que se sinala na táboa seguinte:

Tipo de radiación Frecuencia Lonxitude de onda
Ionizante > 3000 THz < 100 nm
Ultravioleta (UV) 750 - 3000 THz 100 - 400 nm
Visible 385 - 750 THz 400 - 780 nm
Infravermella (IV) 0,3 - 385 THz 0,78 - 1000 µm
Microondas 0,3 - 300 GHz 1 - 1000 mm
Radiofrecuencias (RF) 0,1 - 300 MHz 1 - 3000 m
Frecuencia extremadamente baixa (ELF) 0 - 300 Hz = 5000 km

Diferentes rexións da radiación infravermella

Unha fotografía dunha árbore. Amósase alternativamente a imaxe tirada cunha luz infravermella e a tirada con luz visible.

Os obxectos emiten radiación infravermella ó longo de todo o espectro de lonxitude de onda, pero habitualmente os sensores son deseñados para detectar a radiación dentro dun intervalo de lonxitudes de onda, a banda infravermella adóitase dividir en diversas seccións.

Esquema da CIE

A Comisión Internacional da Iluminación (habitualmente coñecida como CIE por mor do seu nome francés, Commission internationale de l'éclairage) recomenda a división da radiación infravermella en tres bandas espectrais:[6]

  • IR-A: 700 nm–1400 nm
  • IR-B: 1400 nm–3000 nm
  • IR-C: 3000 nm–1 mm

Outra división en bandas espectrais moi habitual en enxeñaría é esta:[7]

  • infravermella próxima (NIR ou IR-A), 0,75–1,4 µm, definidos pola absorción en auga e empregado habitualmente na comunicación per fibra óptica, grazas á pouca absorción en vidros de SiO2.
  • infravermella media (MIR):
    • infravermella de onda curta (SWIR ou IR-B), 1,4–3 µm, a absorción en auga aumenta considerablemente a 1.450 nm
    • infravermella de onda media (MWIR ou IR-C), 3–8 µm
    • infravermella de onda longa (LWIR ou IR-C), 8–15 µm
  • infravermella afastada (FIR), 15–1.000 µm

Esquema ISO 20473

A Organización Internacional para a Estandarización (ISO) especificou na norma "ISO 20473:2007" o seguinte esquema:[8]

Designación Abreviación Lonxitude de onda
Infravermella próxima NIR 0,78–3 µm
Infravermella media MIR 3–50 µm
Infravermella afastada FIR 50–1000 µm

Esquema de infravermellos nas telecomunicacións

Feixe de fibras ópticas.

Nas telecomunicacións baseadas na utilización da luz, a parte do espectro infravermello subdivídese aínda en máis bandas espectrais, en función da resposta de detectores, amplificadores, fontes e fibras ópticas:[9]

Banda Descrición Lonxitude de onda
Banda O Orixinal 1260–1360 nm
Banda E Estendida 1360–1460 nm
Banda S Onda curta 1460–1530 nm
Banda C Convencional 1530–1565 nm
Banda L Onda longa 1565–1625 nm
Banda U Onda ultralonga 1625–1675 nm

A banda C é a predominante nas redes de telecomunicación de longa distancia. As bandas S e L baséanse en tecnoloxías pouco desenvolvidas e teñen pouca utilización.

Nas lonxitudes de onda adxacentes ás da luz visible e mesmo naquelas duns poucos micrómetros, µm, os fenómenos asociados son esencialmente os mesmos que os da luz visible, malia que cómpre ter presente que a resposta dos materiais á luz visible non é en absoluto indicativo do comportamento que presentan diante da luz infravermella. Por exemplo, para lonxitudes de máis de 2 micrómetros, o vidro normal que atopamos ns nosas casas é opaco, o mesmo pasa con moitos gases, o que implica que haxa fiestras de absorción (intervalos de lonxitudes de onda) nas que o ar é opaco e, polo tanto, terá unha serie de frecuencias do espectro solar que non nos chegan e non poderán ser observadas sobre a Terra. Entre 3 e 5 micrómetros hai unha fiestra que corresponde co pico de emisión de radiación infravermella dos corpos moi quentes, esta banda emprégase por exemplo nos sistemas de seguemento e busca de obxectivos dalgíns tipos de mísiles.

Pola contra, hai moitos materiais que os nosos ollos son perfectamente opacos pero que son máis ou menos transparentes nas lonxitudes de onda da radiación infravermella. Por exemplo, o silicio e o xermanio presentan unha opacidade tan reducida a estas lonxitudes de onda que son utilizados para a fabricación de lentes e fibras ópticas (a atenuación que presentan é da orde de 0,2 dB/km no caso dunha lonxitude de onda de 1550 nm). Ademais, moitos tipos de plástico sintético presentan unha boa transparencia a estas radiacións.

Para lonxitudes de onda máis grandes o comportamento aseméllase máis ó que atopamos no caso das ondas de radio.

Aplicacións dos raios infravermellos

Termografía

Can visto con raios infravermellos.

Os infravermellos son utilizados nos equipamentos de visión nocturna cando a cantidade de luz visible é insuficiente para ver os obxectos. A radiación é detectada e despois reflectida nunha tela. Os obxectos máis quentes se converten nos máis luminosos. Un uso moito común do infravermello é para para efectuar comandos a distancia (telecomandos), preferibles ás ondas de radio por que non sofren interferencias doutras ondas electromagnéticas como. por exemplo, os sinais de televisión.

A radiación infravermella está asociada a miúdo coa calor, xa que os obxectos a temperatura ambiente ou superior emiten radiación principalmente concentrada na banda da infravermella media. Iso permite empregar os infravermellos para determinar a temperatura de obxectos a distancia (se se coñece a emisividade). Esta técnica chámase termografía ou, no caso de obxectos moi quentes, pirometría. A termografía emprégase basicamente en aplicacións industriais e militares.

As cámaras térmicas detectan a radiación infravermella entre os 900 e os 14.000 nm do espectro electromagnético (0,9 a 15 µm) e producen imaxes. Tendo en conta que a radiación infravermella é emitida por todos os obxectos en función da súa temperatura, de acordo coa lei da radiación dun corpo negro, a termografía fai posible “ver” a contorna coa iluminación visible ou sen ela. A cantidade de radiación que emite un obxecto medra coa temperatura, polo tanto, a termografía permite ver a variación da temperatura dos corpos, de aquí o seu nome.

Visión nocturna

Os infravermellos tamén se empregan nos equipos de visión nocturna cando a cantidade de luz visible é insuficiente para ver os obxectos.[10] Os dispositivos de visión nocturna funcionan por medio dun proceso que convirte os fotóns da luz ambiente en electróns que son amplificados empregando métodos químicos e eléctricos e despois convertidos outra volta en luz visible,[10] que se presenta nunha pantalla en forma de imaxes que poden ser monocromas, os obxectos máis quentes amósanse como os máis luminosos, ou tamén se pode empregar un sistema de falsas cores para representar as diferentes temperaturas. A utilización de fontes de radiación infravermella permite aumentar a cantidade de luz ambiente que pode ser utilizada polos dispositivos de visión nocturna para xerar as imaxes, incrementando a visibilidade sen utilizar luz visible.[10] Os aparellos de visión nocturna estendéronse entre os exércitos de moitos países porque permiten as operacións militares durante a noite en mellores condicións de visibilidade dos obxectivos.

Comunicacións

Un teléfono móbil cun porto de comunicación por infravermellos de tipo IrDA. Por medio desta canle podemos intercambiar información entre o ordenador e o teléfono, teléfonos, imaxes, sons, etc.

A transmisión de datos a través da radiación infravermella tamén se emprega en aplicacións de comunicación a curta distancia, como por exemplo entre os ordenadores e os seus periféricos, ou entre os ordenadores e os PDA ou os teléfonos móbiles. Estes aparellos que incorporan este tipo de comunicación seguen polo xeral un estándar publicado pola Infrared Data Association ou IrDA. Outro uso moi común é o que fan os controis remotos, que empregan os infravermellos no canto de ondas de radio, xa que así non interfiren con outros sinais electromagnéticos como os sinais de televisión. Os infravermellos son axeitados para ser utilizados en interiores e en presenza das persoas, non traspasan as paredes e non poden interferir cos aparellos que poida haber noutras habitacións. Tanto os controis a distancia com os aparellos IrDA utilizan díodos emisores de luz para xerar unha radiación infravermella que pasa por unha lente de plástico. Do lado do receptor hai un fotodíodo de silicio que convirte a radiación infravermella que recibe nunha corrente eléctrica, e que só responde ó sinal premendo o botón que crea o emisor, filtrando a radiación infravermella do ambiente, que cambia pouco a pouco.

A comunicación óptica a través do aire utilizando un láser de infravermellos é unha alternativa relativamente barata (especialmente se se compara co custo dunha ligazón de fibra óptica) para ligazóns de comunicacioós a áreas urbanas, estas ligazóns operan a máis de 4 xigabit/s (4000 Mbps).

Nas comunicacio¡óns a través de fibra óptica utilízanse láseres de infravermellos para conseguir a luz precisa para transmitir a información, a radiación utilizada acostuma a ser dunha lonxitude de onda a redor de 1330 nm (se se quere acadar unha mínima dispersión) ou 1550 nm (para acadar unha mellor transmisión) no caso das fibras ópticas estándardes de silicio.

Quecemento

A radicación infravermella pode ser utilizada como unha fonte de calor. As súas aplicacións neste eido van dende a calefacción doméstica até sistemas para eliminar o xeo das ás dos avións, pasando por quentadores especiais para o tratamento de fisioterapia ou os quentadores de alimentos. Tamén hai aplicacións no eido da industria: formación de plásticos, peche de contedores plásticos, soldadura de plásticos, etc.

Meteorologia

Fotografía de Europa na banda infravermella tomada polo Meteosat o 29 de febreiro de 2008.

Os satélites meteorolóxicos están equipados con escáneres que traballan na banda infravermella que permiten obter imaxes para determinar o espesor e o tipo das nubes ou calcular a temperatura da superficie da terra e da auga. Estes sensores traballan entre os 10,3 e os 12,5 µm.

As nubes altas formadas por partículas de xeo como os cirrus ou as nubes de gran desenvolvemento vertical com os cumulonimbus amósanse nunha cor branca brillante. Pola contra, as nubes baixas máis quentes como os stratus ou os stratocumulus amósanse en gris. A superficie da terra quente amósase como gris escuro ou negro. Unha das desvantaxes do infravermello radica no feito de que as nubes baixas e a néboa teñen unha temperatura semellante á da terra ou superficies mariñas e non se poden diferenciar. Porén, empregando a diferenza de luminosidade da canle IR4 (10,3 a 11,5 µm) e a da canle de infravermellos próximos (1,58 a 1,64 µm) pódense diferenciar as nubes baixas producindo unha “néboa” na imaxe. A gran vantaxe do infravermello é que as imatxes tamén se poden obter durante a noite, o que permite dispoñer dunha secuencia continua da evolución do tempo.

Notas

  1. Definicións no Dicionario da Real Academia Galega e no Portal das Palabras para infravermella.
  2. Liew, S. C. Centre for Remote Imaging, Sensing and Processing, ed. "Electromagnetic Waves". Consultado o 27 de outubro de 2006. 
  3. Danno, K.; Mori, N.; Toda, K-I.; Kobayashi, T.; Utani, A. 2001: Near-infrared irradiation stimulates cutaneous wound repair: laboratory experiments on possible mechanisms. Photodermatol. Photoimmunol. Photomed. 17: 261-265
  4. Herschel, William (1800). "Experiments on the Refrangibility of the Invisible Rays of the Sun". Philosophical Transactions of the Royal Society of London 90: 284–292. JSTOR 107057. doi:10.1098/rstl.1800.0015. 
  5. Coolcosmos.ipac.caltech.edu (ed.). "Herschel Discovers Infrared Light". Arquivado dende o orixinal o 25 de febreiro de 2012. Consultado o 8 de novembro de 2011. 
  6. Henderson, Roy. Instituts für Umform- und Hochleistungs, ed. "Wavelength Considerations". Consultado o 18 de outubro de 2007. 
  7. Byrnes, James (2009). Unexploded Ordnance Detection and Mitigation. Springer. pp. 21–22. ISBN 9781402092527. 
  8. ISO 20473:2007
  9. Ramaswami, Rajiv (2002). IEEE, ed. "Optical Fiber Communication: From Transmission to Networking" (PDF). Consultado o 18 de outubro de 2006. 
  10. 10,0 10,1 10,2 American Technologies Network Corporation (ed.). "How Night Vision Works". Consultado o 2 de decembro de 2009. 

Véxase tamén

Outros artigos

Ligazóns externas