الأشعة تحت الحمراء: موقعها في الطيف والانبعاث والانعكاس

الخلاصة السريعة

تحت الحمراء ضوء غير مرئي أطول موجة من الأحمر. ^[1][2]

• الحدان التقريبيان 700 نانومتر و 1 مليمتر يساويان 0.7 و 1000 ميكرومتر؛ 30 سنتيمترًا ليست نهاية هذا النطاق. ^[1]
• تقسم إلى قريبة ومتوسطة وبعيدة؛ 940 نانومتر مثال تحكم، و 8–15 ميكرومتر مثال رصد حراري للأرض. ^[2]
• الامتصاص قد يسخن الجسم؛ الإشعاع ليس درجة حرارة. ^[2]
• الشعاع قد ينبعث أو ينعكس؛ وجوده لا يحدد حرارة السطح. ^[2]
• تستعمل للاتصال والرصد والفلك؛ قصر الموجة يزيد طاقة الفوتون. ^[2][3]

أين يقع نطاق الأشعة تحت الحمراء؟

تضع NASA النطاق التقريبي من 700 نانومتر إلى 1 مليمتر، بعد الجزء الأحمر من الضوء المرئي. ^[1]

نحول الحدين إلى وحدة واحدة: 700 nm = 0.7 µm و 1 mm = 1000 µm. اتساع المجال بين هذين العددين يفسر فائدة المحور اللوغاريتمي في الرسم.

أما 30 سنتيمترًا فتساوي 300000 ميكرومتر؛ إنها أبعد 300 مرة من حد 1000 ميكرومتر المختار للنهاية. اختلاف البادئة قد ينقل الوصف إلى منطقة أخرى من الطيف.

قريبة ومتوسطة وبعيدة: مثالان مختلفان

تقسم إلى قريبة ومتوسطة وبعيدة؛ مثال التحكم 940 نانومتر، والرصد الحراري للأرض 8–15 ميكرومتر. ^[2]

قيمة 940 نانومتر تعطي 0.94 ميكرومتر. ولو اخترنا 10 ميكرومتر للمقارنة، فهو 10000 نانومتر؛ لم يتساو الطولان بمجرد وضعهما تحت اسم «تحت الحمراء».

في المقارنة المختارة 10 / 0.94 ≈ 10.64. هذا تفاوت في الطول الموجي، وليس فرقًا مقداره 10.64 درجة حرارة أو قاعدة لمدى جهاز التحكم.

هل تحت الحمراء هي الحرارة نفسها؟

الامتصاص قد يسخن المادة؛ رصد الأرض يستعمل إشعاعها المنبعث. ^[2]

فعندما نصف الطول 10 ميكرومتر، نحدد خاصية للإشعاع. وعندما نكتب 25 °C، نحدد حالة حرارية للجسم. تبديل الوحدتين لا ينتج وصفًا مكافئًا.

إشارة جهاز التحكم تختلف عن رصد انبعاث سطح دافئ. ^[2]

الانبعاث غير الانعكاس

قد يصدر الجسم تحت الحمراء أو يعكسها، خصوصًا القريبة. ^[2]

الرسم يفصل ضوءًا منعكسًا من مصدر عن إشعاع يصدره الجسم نفسه.

الإضاءة الخارجية قد تشارك في الإشارة؛ لا تكفي الإشارة وحدها لتحديد الحرارة. ^[2]

لماذا تختلف الاستعمالات؟

تستعمل للاتصال والرصد والفلك؛ قصر الموجة يزيد طاقة الفوتون. ^[2][3]

إذا قرأنا مثال 940 نانومتر ومثال 10 ميكرومتر، فالمثال الأول أقصر موجة. لا نستنتج من ذلك أن الجهاز الأول أكبر قدرة؛ القدرة الكلية سؤال آخر غير طول الموجة.

ولشرح الرصد بصورة أدق، يميز دليل الكاميرا الحرارية بين الإشعاع الذي يصل إلى الجهاز وبين الصورة التي يعرضها؛ هنا كان المطلوب فهم النطاق وآليتي خروج الإشعاع.