الفيزياء والفلك > فيزياء
سلسلة الأشعة الكهرومغناطيسية. 4-الأمواج تحت الحمراء (Infrared Waves (IR
هي الصنف الثالث من أمواج الطيف الكهرومغناطيسي، عند النهاية العليا من الأمواج المايكروية، تتراوح تواتراتها بين 0،3-400 THz، وأطوال موجاتها بين 1 mm و700 nm*، دُعيت بالأمواج التحت الحمراء لأنها تقع تحت اللون الأحمر مباشرةً من الطيف المرئي.
اكتشافها:
في العام 1800، قام العالم ويليام هيرشيل "William Herachel" بتجربة لقياس الانبعاث الحراري عند مختلف ألوان الطيف المرئي، إذ قام بوضع لاقط يتحسس الحرارة أمام منبع ضوئي مختلف الألوان، لاحظ ويليام اختلافًا في الحرارة بين ألوان الطيف المرئي، إذ أن الحرارة كانت منخفضة عند اللون الأزرق، ثم ترتفع كلما اتجهنا نحو الأحمر، وعند النهاية الأخيرة للون الأحمر، لاحظ ويليام ازديادًا في الحرارة، مما يدل على وجود موجةٍ بعد اللون الأحمر تسبب ذلك الازدياد في الحرارة، عندها اكتشف العالم ويليام الأمواج التحت الحمراء.
تُقسم الأمواج التحت الحمراء إلى ثلاثة أقسام رئيسية:
أولاً: الأمواج التحت الحمراء القريبة Near Infrared Waves
دُعيت كذلك لأنها الأقرب إلى اللون الأحمر من الطيف المرئي، في تقع مباشرةً تحت الطيف الأحمر، وهي الأشد بعثاً للحرارة، فقد تصل الحرارة المبعوثة من تلك الأمواج إلى 5200 كلفن (4926 درجة مئوية)، وقد تنخفض الحرارة المبعوثة من تلك الأمواج إلى 740 كلفن (466 درجة مئوية)، تتراوح أطوال الموجة بين 0،7-3 μm*، بتواترات تتراوح بين 428-100 THz، تُمكننا هذه الأمواج من رؤية النجوم العملاقة الحمراء، يمكنك التعرف إلى المزيد عن هذه النجوم عبر الرابط: هنا
ثانياً: الأمواج التحت الحمراء المتوسطة Mid Infrared Waves
تقع هذه الأمواج بين الأمواج التحت الحمراء القريبة والبعيدة، هي أقل إصداراً للحرارة، فقد تصل الحرارة المبعوثة من تلك الأمواج إلى 740 كلفن (466 درجة مئوية) وقد تنخفض إلى 92 كلفن (182- درجة مئوية)، تتراوح أطوال موجتها بين 3-8 μm، وتتراوح تواتراتها بين 100-37،5 THz، تُمكننا هذه الأمواج من رؤية الكواكب، المذنبات والكويكبات.
ثالثاً: الأمواج التحت الحمراء البعيدة Far Infrared Waves
هي الأمواج التي تقع فوراً فوق الأمواج المايكروية، هذه الأمواج هي الأقل بعثاً للحرارة، فقد تصل الحرارة المبعوثة من هذه الأمواج إلى 92 كلفن (182- درجة مئوية)، وقد تنخفض الحرارة إلى 18،5 كلفن (254،5- درجة مئوية)، تتراوح أطوال موجتها بين 15-1000 μm، وتواتراتها بين 20-0،3 THz، بسبب الانبعاث الضئيل في الحرارة لهذه الأمواج، فإنها تمكننا من رؤية الأجسام الباردة، كالأجسام التي تقع في المناطق المركزية من مجرتنا أو في المجرات البعيدة.
وهناك أيضاً قسمٌ إضافي، ألا وهو القسم الحراري Thermal، في هذا القسم تتراوح أطوال الموجة بين 8-15 μm، وبالتالي تتراوح التواترات بين 37،5-20 THz.
كثيراً ما نسمع بالمصطلح "صورةٌ حراريةٌ" أو "التصوير الحراري"، فماذا يعني ذلك؟
إن امتلاك الأمواج التحت الحمراء تواتراً عالياً، يعني امتلاكها طاقةً عالية تتراوح بين 0،001-1،7 eV، تلك الطاقة كافيةً لجعل الأمواج قادرةً على اختراق جلد الإنسان، ولكنها ليست كافيةً لتأيين جلد الإنسان، وبهذا فإن البشر (والكائنات الحية الأخرى) يُشعّون بالضوء التحت الأحمر، وبالتالي فإنه من الممكن تحسس ذلك الضوء، ورؤيته باستعمال حساسات خاصة، وهذا ما يُدعى بالتصوير الحراري.
*nm: النانو متر، إن كل واحد متر يعادل بليون نانو متر.
*μm: المايكرو متر، إن كل واحد متر يعادل مليون مايكرو متر.
المصادر: