A radiación infravermella 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).
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 como termorreceptores.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
Historia miniatura|dereita|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.
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 miniatura|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:
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:
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:ISO 20473:2007
Designación Abreviación Lonxitudede 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 miniatura|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:
BandaDescriciónLonxitudede ondaBanda OOrixinal1260–1360 nmBanda E Estendida 1360–1460 nmBanda S Onda curta1460–1530 nmBanda C Convencional1530–1565 nmBanda L Onda longa1565–1625 nmBanda U Onda ultralonga1625–1675 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 seguimento 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 dereita|miniatura|250px|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 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. Os dispositivos de visión nocturna funcionan por medio dun proceso que converte os fotóns da luz ambiente en electróns que son amplificados empregando métodos químicos e eléctricos e despois convertidos outra volta en luz visible, 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. 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 miniatura|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 como 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 converte 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.
Meteoroloxía miniatura|esquerda|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.