Il radiazione infrarossa o la luce infrarossa fa parte dello spettro elettromagnetico ed è costituita da campi elettromagnetici in grado di propagarsi nel vuoto e trasportare energia.
La gamma di lunghezze d'onda della radiazione infrarossa è compresa tra 1 × 10-3 e 7 x 10-7 m. Il limite superiore è con la luce rossa dello spettro visibile, al di sotto di questo, da cui il nome infrarossi.
Gli esseri viventi e gli oggetti in generale emettono radiazioni termiche o onde infrarosse. Non possiamo vederli, ma li percepiamo come calore, poiché quasi ogni materiale, compresa la pelle, li assorbe facilmente.
Quando un oggetto assorbe la radiazione infrarossa, la sua energia interna aumenta, poiché gli atomi e le molecole vibrano con maggiore agitazione. Ciò si traduce in un aumento della temperatura, motivo per cui differisce dalle radiazioni ionizzanti, che hanno energia sufficiente per ionizzare le molecole..
Quindi gli effetti della radiazione infrarossa sugli esseri viventi sono fondamentalmente di natura termica..
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La radiazione infrarossa è suddivisa in tre tipologie o bande *, a seconda del loro utilizzo:
-IRA o vicino infrarosso, limita la porzione visibile dello spettro: 780-1400 nm
-IRB o infrarosso medio, con molte applicazioni: 1,4 - 3 μm
-CRI, l'intervallo che segue le microonde: 3 - 1000 μm
Va notato che questi limiti non sono rigidi. Gli scienziati li hanno istituiti per facilitare lo studio della radiazione elettromagnetica, poiché la gamma di lunghezze d'onda è estremamente ampia..
Il grande astronomo inglese William Herschel scoprì la radiazione infrarossa all'inizio del XIX secolo, e successivamente, intorno al 1879, erano già stati inventati i dispositivi con cui misurare la radiazione termica del Sole: i bolometri.
Questi dispositivi assorbono la radiazione termica, che riscalda un materiale, il cui segnale viene trasformato in una corrente elettrica facilmente misurabile. Questa corrente è proporzionale all'aumento della temperatura.
* 1 nm o nanometro equivale a 1 x 10 -9 m, mentre 1 μm è 1 x 10 -6 m.
Ma c'è molto di più. Come abbiamo detto, la radiazione infrarossa ha numerose applicazioni in ingegneria, scienza e medicina, di cui ne citeremo alcune:
Un termometro a infrarossi ha un sensore che cattura il calore emesso naturalmente dagli oggetti.
Per misurare la temperatura corporea, il termometro viene posizionato vicino all'orecchio, in questo modo il calore che emana raggiunge il sensore del termometro, dove viene poi convertito in un segnale elettrico proporzionale all'energia termica rilevata. La lettura appare rapidamente su un display digitale.
La radiazione infrarossa è un agente terapeutico in fisioterapia, poiché ha effetti antinfiammatori su alcuni disturbi e lesioni, allevia contratture e dolore.
Questo è il motivo per cui è usato per trattare l'artrite, il mal di schiena e come trattamento post-esercizio, per citare solo alcune applicazioni..
Il trattamento, che normalmente dura dai 15 ai 30 minuti, viene solitamente effettuato grazie a speciali lampade il cui bulbo è riempito con un gas inerte.
La sorgente termica è un filamento di tungsteno o carbonio provvisto di riflettore, per indirizzare adeguatamente la radiazione sulla zona interessata, facendo attenzione a non bruciare la pelle.
L'universo emette una grande quantità di radiazioni infrarosse. Questo è usato per osservare le nebulose, regioni dello spazio piene di idrogeno ed elio, dove si formano le stelle ei corrispondenti dischi di materia intorno a loro, che alla fine daranno origine ai sistemi planetari..
Le stelle molto fredde, ad esempio le nane rosse, che sono anche le più abbondanti nell'universo, sono adeguatamente studiate con la radiazione infrarossa, così come le galassie che si stanno allontanando da noi.
È una tecnica analitica utilizzata in molti campi: astronomia, scienza dei materiali, cibo e altro ancora..
Utilizza lo spettro infrarosso per determinare la composizione chimica di una sostanza ed è particolarmente indicato per l'analisi di composti organici.
Funziona così: la radiazione che raggiunge un mezzo può essere riflessa in parte e il resto viene assorbito e poi trasmesso. Analizzando la radiazione trasmessa e le sue variazioni rispetto alla radiazione incidente, si conoscono le proprietà del mezzo attraversato.
Quando la radiazione infrarossa viene assorbita da una molecola il cui stato fondamentale di vibrazione ha la stessa lunghezza d'onda della radiazione infrarossa incidente, vengono causati cambiamenti in quella vibrazione. Questi cambiamenti sono chiamati risonanza.
L'esperimento viene condotto con a spettrometro a infrarossi. Lì, un campione interagisce con la radiazione infrarossa e vengono raccolte le informazioni sulla radiazione trasmessa..
Lo spettrometro incorpora il software necessario per creare lo spettro della sostanza, un grafico con bande caratteristiche e picchi che è come un'impronta digitale.
Ogni picco indica un certo stato energetico delle molecole e dalla loro osservazione si deducono la sua composizione e le proprietà della sostanza..
Sviluppati originariamente come equipaggiamento militare, hanno sensori che catturano il calore emesso dalla materia, in particolare dagli organismi viventi..
Tutta la materia emette radiazioni infrarosse in misura maggiore o minore. Lo zero assoluto della temperatura è equivalente alla cessazione totale dei movimenti nell'atomo e nelle sue particelle costituenti. Ma non è stato ancora rilevato, anche se in appositi laboratori a bassa temperatura si è avvicinato abbastanza.
In questo modo, qualsiasi parte dell'universo emette radiazioni infrarosse, ad esempio le suddette nebulose..
Di seguito è riportata la radiazione infrarossa più vicina:
-La radiazione termica ci raggiunge dal Sole, la nostra principale fonte di luce e calore..
-La Terra stessa ha calore interno, dovuto alla dinamica dei vari strati che compongono il pianeta, quindi è anche un emettitore di infrarossi.
-Alcuni gas atmosferici, come l'anidride carbonica e il metano, tra gli altri, sono buoni assorbitori di radiazioni infrarosse, che poi si irradiano in tutte le direzioni, riscaldando il pianeta. È il noto effetto serra.
-Le persone e gli animali a sangue caldo emanano calore.
-Le famose lampadine a incandescenza emanano molto calore. Infatti, quasi tutta l'energia elettrica si trasforma in radiazione termica e pochissima viene emessa nel campo della luce visibile..
-I telecomandi per televisione, giocattoli, porte e altri apparecchi funzionano con la luce a infrarossi.
Il controllo ha al suo interno un piccolo circuito stampato che contiene il segnale codificato per ogni funzione. Questo viene inviato all'emettitore a infrarossi (il led rosso). C'è un altro circuito nel dispositivo che riceve questo segnale ed esegue la funzione richiesta.
-I motori si surriscaldano durante il loro funzionamento, così come le apparecchiature elettriche ed elettroniche, la corrente elettrica che passa attraverso i conduttori genera calore, così come l'attrito tra le parti in movimento.
-Il laser, utilizzato nei processi medici e industriali, produce radiazioni infrarosse. Sono presenti laser a stato solido nei lettori CD e nei più svariati sensori.
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