קרינת אינפרא אדום (IR), או אור אינפרא אדום, היא סוג של אנרגיה קורנת שאינה נראית לעיניים אנושיות אך אנו יכולים להרגיש כחום. כל האובייקטים ביקום פולטים רמה מסוימת של קרינת IR, אך שניים מהמקורות הבולטים ביותר הם השמש והאש.
IR הוא סוג של קרינה אלקטרומגנטית, רצף של תדרים הנוצרים כאשר אטומים סופגים ואז משחררים אנרגיה. מהתדר הגבוה ביותר עד הנמוך ביותר, קרינה אלקטרומגנטית כוללת קרני גאמה, קרני רנטגן, קרינה אולטרה סגולה, אור גלוי, קרינת אינפרא אדום, גלי מיקרו וגלי רדיו. יחד, סוגים אלו של קרינה מהווים את הספקטרום האלקטרומגנטי.
על פי נתוני NASA, האסטרונום הבריטי וויליאם הרשל גילה אור אינפרא אדום. בניסוי למדידת ההבדל בטמפרטורה בין הצבעים בספקטרום הנראה, הוא הציב מדחומים בנתיב האור בתוך כל צבע של הספקטרום הנראה. הוא הבחין בעלייה בטמפרטורה מכחול לאדום, והוא מצא מדידת טמפרטורה חמה עוד יותר ממש מעבר לקצה האדום של הספקטרום הנראה.
בתוך הספקטרום האלקטרומגנטי, גלי אינפרא אדום מתרחשים בתדרים מעל אלה של מיקרוגלים ומתחת לאלה של אור אדום נראה, ומכאן השם "אינפרא אדום". על פי המכון הטכנולוגי בקליפורניה (Caltech), גלי הקרינה האינפרא אדום ארוכים מאלו של האור הנראה. תדרי ה- IR נעים בין כ -3 ג'יגה-הרץ (GHz) עד לכ -400 טרה-הרץ (THz), ואורכי הגל מוערכים בטווח שבין 1,000 מיקרומטר (מיקרומטר) לבין 760 ננומטר (2.9921 אינץ '), אם כי ערכים אלה אינם מוחלטים, על פי נאס"א.
בדומה לספקטרום האור הנראה, שנע בין סגול (אורך הגל הקצר ביותר של האור הנראה) לאדום (אורך הגל הארוך ביותר), לקרינה אינפרא אדום יש מגוון אורכי גל משלו. הגלים הקצרים "הקרובים לאינפרא אדום" הקצרים יותר, הקרובים יותר לאור הנראה בספקטרום האלקטרומגנטי, אינם פולטים שום חום שניתן לזהות והם מה שמוצא משלט רחוק לטלוויזיה כדי לשנות את הערוצים. על פי נאס"א, ניתן להרגיש את הגלים ה"אינפרא אדום "הארוכים יותר, הקרובים יותר למקטע המיקרוגל בספקטרום האלקטרומגנטי, כמו חום עז.
קרינת IR היא אחת משלוש הדרכים בהן החום מועבר ממקום למקום, והשניים האחרים הם הסעה והולכה. כל דבר עם טמפרטורה מעל סביב 5 מעלות קלווין (מינוס 450 מעלות פרנהייט או מינוס 268 מעלות צלזיוס) פולט קרינת IR. השמש מוציאה מחצית מהאנרגיה הכוללת שלה כ- IR, וחלק גדול מהאור הנראה של הכוכב נספג ונפלט מחדש כ- IR, לפי אוניברסיטת טנסי.
שימושים ביתיים
מכשירי חשמל ביתיים כמו מנורות חום וטוסטרים משתמשים בקרינת IR להעברת חום, וכך גם תנורי חימום תעשייתיים כמו אלה המשמשים לייבוש וריפוי חומרים. נורות ליבון ממירות רק כעשרה אחוזים מכניסת האנרגיה החשמלית שלהן לאנרגיית אור גלויה, ואילו 90 האחוזים האחרים מומרים לקרינה אינפרא אדום, כך לפי נתוני הסוכנות להגנת הסביבה.
ניתן להשתמש בלייזרים אינפרא אדום לתקשורת נקודה לנקודה על מרחקים של כמה מאות מטרים או מטר. שלט רחוק בטלוויזיה הנשען על קרינת אינפרא אדום מוציא פולסים של אנרגיית IR מהדיודה הפולטת אור (LED) למקלט IR בטלוויזיה, על פי How Stuff Works. המקלט ממיר את פעימות האור לאותות חשמליים המורים למעבד לעבד את הפקודה המתוכנת.
חישה אינפרא אדום
אחד היישומים השימושיים ביותר של ספקטרום ה- IR הוא בחישה וגילוי. כל העצמים בכדור הארץ פולטים קרינת IR בצורת חום. ניתן לזהות זאת על ידי חיישנים אלקטרוניים, כמו אלה המשמשים במשקפי ראיית לילה ומצלמות אינפרא אדום.
דוגמה פשוטה לחיישן כזה היא הבולומטר, המורכב מטלסקופ עם נגן רגיש לטמפרטורה, או תרמיסטור, בנקודת המוקד שלו, כך לפי אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי (UCB). אם גוף חם נכנס לשדה הראייה של מכשיר זה, החום גורם לשינוי שניתן להבחין במתח על פני התרמיסטור.
מצלמות ראיית לילה משתמשות בגרסה מתוחכמת יותר של בולומטר. מצלמות אלה מכילות בדרך כלל שבבי הדמיה של מכשירים (CCD) מצורפי טעינה (רגישים לאור IR). לאחר מכן ניתן לשחזר את התמונה שנוצרה על ידי ה- CCD באור גלוי. ניתן לייצר מערכות אלה קטנות מספיק כדי להשתמש בהן במכשירים ידניים או משקפי ראייה בלבישים לבישים. ניתן להשתמש במצלמות גם למראות אקדחים עם או בלי תוספת של לייזר IR למיקוד.
ספקטרוסקופיה אינפרא אדום מודדת פליטת IR מחומרים באורכי גל ספציפיים. ספקטרום ה- IR של חומר יציג מטבלים ופסגות אופייניות כאשר פוטונים (חלקיקי אור) נספגים או נפלטים על ידי אלקטרונים במולקולות כאשר האלקטרונים עוברים בין מסלולי מסלול, או רמות אנרגיה. לאחר מכן ניתן להשתמש במידע ספקטרוסקופי זה כדי לזהות חומרים ולעקוב אחר תגובות כימיות.
לדברי רוברט מאיאנוביץ ', פרופסור לפיזיקה מאוניברסיטת מדינת מיזורי, ספקטרוסקופיית אינפרא אדום, כגון ספקטרוסקופיית טרנספורמציה אינפרא אדום (FTIR), מועילה מאוד ליישומים מדעיים רבים. אלה כוללים חקר מערכות מולקולריות וחומרים דו-מימדיים, כמו גרפן.
אסטרונומיה אינפרא אדום
קלטק מתאר אסטרונומיה אינפרא אדום כ"גילוי וחקר הקרינה האינפרא אדום (אנרגיית החום) הנפלטת מחפצים ביקום. " ההתקדמות במערכות הדמיית IRC מאפשרות תצפית מפורטת על התפלגות מקורות ה- IR בחלל, וחשיפת מבנים מורכבים בערפיליות, גלקסיות והמבנה הגדול בקנה מידה של היקום.
אחד היתרונות של תצפית IR הוא בכך שהוא יכול לאתר עצמים קרירים מכדי לפלוט אור גלוי. זה הוביל לגילוי חפצים שלא היו ידועים בעבר, כולל שביטים, אסטרואידים וענני אבק בין-כוכביים מעורפלים שנראים כאילו נפוצים ברחבי הגלקסיה.
אסטרונומיה של IR מועילה במיוחד לצפייה במולקולות קר של גז ולקביעת איפור כימי של חלקיקי אבק במדיום הבין-כוכבי, אמר רוברט פטרסון, פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת מיזורי. תצפיות אלה נערכות באמצעות גלאי CCD מיוחדים הרגישים לצילומי IR.
יתרון נוסף של קרינת IR הוא שאורך הגל הארוך יותר פירושו שהוא לא מפזר כמו אור גלוי, כך על פי נאס"א. בעוד שאור גלוי יכול להיספג או להשתקף על ידי חלקיקי גז ואבק, גלי ה- IR הארוכים יותר פשוט מסתובבים בחסימות הקטנות הללו. בגלל מאפיין זה, ניתן להשתמש ב- IR לצפייה בחפצים שאורם מוסתר על ידי גז ואבק. חפצים מסוג זה כוללים כוכבים חדשים שנוצרו מוטמע בערפיליות או במרכז הגלקסיה של כדור הארץ.
מאמר זה עודכן ב- 27 בפברואר, 2019, על ידי תורם מדע Live Traci Pedersen.
