Tia Hồng Ngoại Là Gì? Đặc Điểm Và Ứng Dụng Trong Đời Sống

Tia hồng ngoại được phát hiện từ khá lâu và là loại tia phổ biến trong vật lý quang học. Tia hồng ngoại là gì? Nó có đặc điểm ra sao và người ta dùng tia này vào các khía cạnh của đời sống như thế nào thì trong bài viết này, chúng tôi sẽ làm rõ để cho bạn hiểu thêm về tia này.

Tia hồng ngoại là gì?

Tia hồng ngoại hay còn được viết tắt là tia IR là một loại năng lượng bức xạ không thể nhìn thấy bằng mắt người nhưng chúng ta có thể cảm thấy vì nhiệt độ tia IR cao. Tất cả các vật thể trong vũ trụ đều phát ra một số mức độ bức xạ hồng ngoại, nhưng hai trong số các nguồn rõ ràng nhất là mặt trời và lửa.

Hồng ngoại là một loại bức xạ điện từ, một tần số liên tục được tạo ra khi các nguyên tử hấp thụ và sau đó giải phóng năng lượng.

Từ tần số cao nhất đến tần số thấp nhất, bức xạ điện từ bao gồm tia gamma, tia X, tia cực tím, ánh sáng nhìn thấy, bức xạ hồng ngoại, sóng vi ba và sóng vô tuyến. Cùng với nhau, các loại bức xạ tạo nên phổ điện từ.

Ai là người tìm thấy tia hồng ngoại đầu tiên?

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

Phân loại tia hồng ngoại

Tia hồng ngoại sẽ có bước sóng vào khoảng 700 nm đến 1 mm và được chia làm 3 loại theo chiều dài bước sóng.

Trong đó bao gồm tia hồng ngoại gần, tia hồng ngoại trung và tia hồng ngoại xa. Tia hồng ngoại xa có bước sóng dài nhất và có năng lượng bức xạ thấp nhất.

Đặc điểm của tia hồng ngoại

• Tác dụng nhiệt
• Có thể gây ra hiện tượng quang điện trong ở chất bán dẫn
• Có thể tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt.
• Có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần.
• Tia hồng ngoại tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.

Bước sóng và tần số của tia hồng ngoại

Hồng ngoại có thể được chia thành nhiều vùng phổ hoặc dải, dựa trên bước sóng. Tuy nhiên, không có định nghĩa thống nhất về ranh giới chính xác của vùng phổ. Hồng ngoại thường được phân tách thành hồng ngoại gần, trung và xa. Nó cũng có thể được chia thành năm loại: gần, bước sóng ngắn, giữa, bước sóng dài và hồng ngoại xa.

• Theo tần số của IR, tần số hồng ngoại dao động từ khoảng 3 gigahertz (GHz) đến khoảng 400 terahertz (THz) và bước sóng được ước tính nằm trong khoảng từ 1.000 micromet (Thaym) và 760 nanomet (2.9921 inch).
• Dải gần IR chứa dải bước sóng gần đầu đỏ nhất của phổ ánh sáng khả kiến. Nó có bước sóng đo từ 750nm đến 1.300nm hoặc 0,75 đến 1,3 micron. Tần số của nó dao động từ khoảng 215 THz đến 400 THz. Nhóm này bao gồm các bước sóng dài nhất và tần số ngắn nhất và nó tạo ra ít nhiệt nhất.
• Dải IR trung gian, còn được gọi là dải IR giữa, bao gồm các bước sóng nằm trong khoảng 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 trong đời sống

Tia hồng ngoại được ứng dụng rất nhiều trong đời sống, sản xuất các thiết bị điện tử, camera, máy quang phổ… Những ứng dụng cụ thể trong từng lĩnh vực gồm:

Các thiết bị điện trong gia đình

Các thiết bị gia dụng như đèn nhiệt và bếp điện từ, lò vi sóng sử dụng bức xạ hồng ngoại để truyền nhiệt. Bóng đèn sợi đốt chỉ chuyển đổi khoảng 10% năng lượng điện đầu vào thành năng lượng ánh sáng khả kiến, trong khi 90% còn lại được chuyển đổi thành bức xạ hồng ngoại. Vì vậy mà ngày nay người dùng ít sử dụng loại bóng đèn trên và thay bằng bóng đèn led.

Laser hồng ngoại có thể được sử dụng để liên lạc điểm tới điểm trong khoảng cách vài trăm mét hoặc thước. Điều khiển từ xa của TV dựa vào bức xạ hồng ngoại bắn ra các xung năng lượng hồng ngoại từ một đi-ốt phát sáng (LED) đến một bộ thu hồng ngoại trong TV.

Ứng dụng để quay camera vào ban đêm

Tất cả các vật thể trên Trái đất đều phát ra tia hồng ngoại dưới dạng nhiệt. Điều này có thể được phát hiện bởi các cảm biến điện tử, chẳng hạn như những cảm biến được sử dụng trong kính nhìn ban đêm và camera hồng ngoại.

Camare hồng ngoại thường chứa các chip hình ảnh của thiết bị được kết nối sạc (CCD) nhạy với ánh sáng hồng ngoại. Hình ảnh được hình thành bởi CCD sau đó có thể được tái tạo trong ánh sáng khả kiến. Các hệ thống này có thể được chế tạo đủ nhỏ để sử dụng trong các thiết bị cầm tay hoặc kính nhìn đêm có thể đeo được.

Trong ngành thiên văn học

Ứng dụng tia hồng ngoại cho phép các nhà thiên văn học quan sát chi tiết sự phân bố nguồn IR trong không gian. Cho thấy các cấu trúc phức tạp trong tinh vân, thiên hà và cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ.

Trong ngành y học

Trong lĩnh vực y học, tia hồng ngoại là một trong những liệu pháp cải tiến để điều trị các căn bệnh đau cấp tính hoặc mãn tính khác nhau, như đau lưng, viêm khớp, chấn thương nặng, căng cơ, đau cổ, đau lưng, bệnh thần kinh, đau khớp thái dương hàm (TMJ), viêm gân, vết thương, đau thần kinh tọa và vết mổ.

Sử dụng các bước sóng ánh sáng nhất định được đưa đến các vị trí bị thương trên cơ thể. Ánh sáng sẽ xuyên qua vào bên dưới các lớp da, kích thích tái tạo và sửa chữa các mô bị thương, giảm đau và viêm.

Liệu pháp hồng ngoại rất an toàn và hiệu quả, không có tác dụng phụ và được sử dụng ngay cả cho trẻ sơ sinh trong chăm sóc đặc biệt.

Tia hồng ngoại là loại tia phổ biến và được ứng dụng nhiều trong đời sống và khoa học và vật lý. Với những chia sẽ trên mình mong rằng các bạn sẽ hiểu thêm về loại tia bức xạ nhiệt này. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết trên Thư viện khoa học.