الفرق بين الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء

الخلاصة السريعة

الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء نوعان من الإشعاع الكهرومغناطيسي غير المرئي للعين البشرية. تقع فوق البنفسجية على جانب الأطوال الأقصر من الضوء المرئي، وتحت الحمراء على جانب الأطوال الأطول.^[1][2]

• وفق WHO، تمتد UV من 100 إلى 400 نانومتر؛ ووفق ICNIRP تمتد IR من 780 نانومتر إلى مليمتر واحد.^[1][2]
• طاقة الفوتون E=hc/λ؛ لذا تكون أكبر عند طول موجي أقصر، دون أن تكفي هذه المقارنة وحدها لتحديد أثر التعرض.^[3][2]
• ذروة طيف جسم أسود عند 37 درجة مئوية تقع قرب 9.34 ميكرومتر، وليست قرب 800 نانومتر.^[4]
• إشارة التحكم قرب 940 نانومتر تختلف عن التصوير الحراري في نطاق 8–15 ميكرومتر.^[6]
• قد تؤذي UV الجلد والعينين؛ وIR الشديدة قد تسبب إصابات حرارية؛ ويتعلق الأثر بالشدة والمدة.^[2][5]

كيف تختلف الأطوال والتصنيفات؟

تقسم WHO الأشعة فوق البنفسجية إلى UVA من 315 إلى 400 نانومتر، و UVB من 280 إلى 315، و UVC من 100 إلى 280. وهذه حدود تصنيف؛ لا تعني أن كل الإشعاع الشمسي يصل إلى سطح الأرض.^[1]

تقسم ICNIRP تحت الحمراء إلى IR-A من 780 نانومتر إلى 1.4 ميكرومتر، و IR-B من 1.4 إلى 3 ميكرومترات، و IR-C من 3 ميكرومترات إلى مليمتر.^[2]

ينبغي ذكر المرجع عند مقارنة حدود تستعملها مجالات مختلفة؛ وهنا يوضح اسم الجهة أصل كل مجموعة من الأرقام.

في المخطط، المسافات متناسبة مع لوغاريتم الطول الموجي. لذلك لا تُقرأ المساحة الملونة باعتبارها كمية الإشعاع أو خطره؛ إنها وسيلة لوضع أطوال مختلفة على محور واحد.

ما علاقة الطول الموجي بطاقة الفوتون؟

تربط العلاقة E=hc/λ الطاقة بالطول الموجي في الفراغ؛ h ثابت بلانك و c سرعة الضوء.^[3]

لنقارن فوتونًا عند 300 نانومتر بآخر عند 1500 نانومتر: نسبة الطاقة هي 1500÷300=5. طاقة الأول خمسة أمثال طاقة الثاني في هذا المثال.

قد تؤذي UV الجلد والعينين، ويمكن أن تسبب IR عند تعرض مرتفع إصابات حرارية. تختلف التأثيرات باختلاف الطول الموجي والشدة ومدة التعرض؛ وليست تسمية «غير مرئي» حكمًا على الأمان.^[2][5]

لماذا تختلف أجهزة التحكم عن التصوير الحراري؟

تذكر NASA طولًا يقارب 940 نانومتر في جهاز التحكم، بينما تستعمل صور حرارية نطاقًا أطول، مثل 8 إلى 15 ميكرومتر. فكلاهما تحت الحمراء، لكنهما ليسا التطبيق نفسه.^[6]

يصدر جسم الإنسان إشعاعًا تحت الحمراء يمكن رصده بأجهزة مناسبة، بينما تُرسل إشارة جهاز التحكم ضوءًا من نطاق تحت الحمراء القريبة؛ وهذا يفصل إشعاع الجسم عن إشارة اتصال.^[6]

ولفهم إشعاع جسم دافئ، يربط قانون فين ذروة طيف الجسم الأسود بحرارته المطلقة: λmax×T≈2.898×10⁻³ m·K. الذروة هنا لتوزيع الإشعاع بحسب الطول الموجي، وليست طولًا وحيدًا يصدره الجسم.^[4]

عند 37 درجة مئوية تكون T=310.15 K. ينتج 0.002898÷310.15≈0.000009344 m، أي نحو 9.34 ميكرومتر. هذا حساب للنموذج المثالي، لا قراءة لكاميرا أو تشخيص لحالة شخص.

يشير «قريب» و«بعيد» إلى تصنيف الطول الموجي، بينما يرتبط موضع الذروة بحرارة المصدر في النموذج؛ فلا تُقرأ التسمية كدرجة حرارة.^[2][4]