Tia hồng ngoại là gì? Tính chất và ứng dụng

Ngoài ánh sáng mặt trời, trong tự nhiên có nhiều loại tia có thể phát ra nhiệt lượng mà mắt người không thể nhìn thấy, một trong số đó là tia hồng ngoại. Vậy tia hồng ngoại là gì? Tác dụng và ứng dụng của loại tia này trong thực tế sẽ được thuvienhoidap.net giải thích chi tiết trong bài viết thuộc chủ đề vật lý này.

Nội dung chính

Khái niệm tia hồng ngoại là gì?

Tia hồng ngoại là những bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy. Tia hồng ngoại là loại ánh sáng mà chúng ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng chúng ta có thể nhận biết tia hồng ngoại bằng xúc giác như da vì chúng có nguồn nhiệt lớn.

Về lý thuyết, mọi vật trên trái đất có nhiệt độ cao hơn 0 độ K đều có thể phát ra tia hồng ngoại. Môi trường xung quanh chúng ta sống có nhiệt độ cao hơn 0°K nên cũng phát ra tia hồng ngoại. Vì vậy, để phân biệt được đâu là tia hồng ngoại do vật thể phát ra thì vật thể ấy phải cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh.

Vật thể có nhiệt độ càng thấp thì càng ít tia có bước sóng ngắn, mà chỉ phát tia có bước sóng dài. Cơ thể con người cũng có thể phát ra tia hồng ngoại vì nhiệt độ cơ thể người là 37 °C, tức là 310 °K, nhưng chỉ phát các tia có bước sóng từ 9µm trở lên.

Ai là người đầu tiên tìm ra tia hồng ngoại?

Nhà thiên văn học người Anh William Herschel đã phát hiện ra ánh sáng hồng ngoại vào năm 1800. Trong một thí nghiệm để đo sự khác biệt về nhiệt độ giữa các màu trong quang phổ khả kiến, ông đã đặt nhiệt kế theo đường đi của ánh sáng trong mỗi màu của quang phổ nhìn thấy.

Ông quan sát thấy sự gia tăng nhiệt độ từ màu xanh lam sang màu đỏ và ông nhận thấy một phép đo nhiệt độ thậm chí còn ấm hơn ngay bên ngoài điểm cuối màu đỏ của quang phổ nhìn thấy được.

Trong quang phổ điện từ, sóng hồng ngoại xảy ra ở tần số cao hơn tần số của vi sóng và ngay dưới tần số của ánh sáng nhìn thấy màu đỏ, do đó có tên là hồng ngoại.

Tần số tia hồng ngoại dao động từ khoảng 300 gigahertz (GHz) đến khoảng 400 terahertz (THz) và bước sóng của tia hồng ngoại được ước tính nằm trong khoảng từ 1.000 micromet (µm) đến 760 nanomet hoặc từ 710 mm đến 1 mm.

Có thể tạo ra tia hồng ngoại bằng cách gì?

Cách đơn giản nhất để tạo ra tia hồng ngoại bằng điện tử là sử dụng một điốt phát quang hồng ngoại (LED) hoạt động trong quang phổ hồng ngoại.

Đèn LED hồng ngoại tương tự như đèn LED thông thường, ngoại trừ việc bạn không thể nhìn thấy ánh sáng mà chúng phát ra. Bản thân đèn LED thường có màu tím sẫm hoặc xanh lam. Giống như các đèn LED khác, dây dẫn cực âm ngắn hơn dây dẫn cực dương.

Hoặc chúng ta có thể sử dụng đèn điện dây tóc nhiệt độ thấp để tạo tia hồng ngoại nhân tạo.

Ví dụ tia hồng ngoại

Một ví dụ phổ biến nhất về tia hồng ngoại là nhiệt của ánh sáng Mặt trời. Điều thú vị là ngay cả nhiệt tạo ra từ bộ tản nhiệt, lò sưởi… cũng là bức xạ hồng ngoại. Khía cạnh phổ biến nhất của bức xạ hồng ngoại là nó làm tăng nhiệt độ bề mặt của cơ thể.

Tính chất của tia hồng ngoại

Bước sóng của bức xạ hồng ngoại phân loại theo 3 dải quang phổ cụ thể gồm:

1µm đến 3µm – được gọi là bức xạ hồng ngoại sóng ngắn.
3µm đến 5µm – Được gọi là bức xạ hồng ngoại sóng trung.
8µm đến 14µm – Được gọi là bức xạ hồng ngoại sóng dài.

Một vài đặc điểm và tính chất tia hồng ngoại gồm:

Tính chất nổi bật nhất của tia hồng ngoại là có tác dụng nhiệt rất mạnh. Tia hồng ngoại rất dễ bị các vật hấp thụ, năng lượng của nó trở thành nhiệt năng khiến cho vật nóng lên.
Nguồn gốc hình thành tia tử ngoại là từ một sự thay đổi trong chuyển động của electron.
Khoảng bước sóng tia hồng ngoại từ 710 nm đến 1 mm.
Dải tần số từ 430 THz đến 300 GHz.
Bức xạ hồng ngoại là một sóng ngang.
Tốc độ tia hồng ngoại là 3X 108 m / s.
Tia hồng ngoại cho thấy thuộc tính của khúc xạ.

Tia hồng ngoại có tác dụng gì?

Tia hồng ngoại có khả năng gây ra một số phản ứng hóa học. Nhờ đó người ta đã chế tạo được phim ảnh có thể chụp được tia hồng ngoại để chụp ảnh ban đêm, chụp ảnh hồng ngoại của nhiều thiên thể.
Tạo ra nguồn nhiệt lớn: Ngành y tế và các ngành sản xuất sử dụng bức xạ này làm nguồn nhiệt. Phòng xông hơi hồng ngoại có thể điều trị viêm khớp dạng thấp, huyết áp cao và các vấn đề sức khỏe mãn tính khác. Nó cũng là một phương pháp an toàn cho vật lý trị liệu.
Tia hồng ngoại được ứng dụng để tạo ra các bộ điều khiển từ xa như tivi, quạt, thiết bị điều khiển máy điều hòa nhiệt độ, máy đóng mở cửa nhà. Vì tia hồng ngoại được biết đến như sóng điện từ cao tần. Tính chất này cho phép chúng ta tạo ra được những bộ điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, rất gọn và nhẹ.
Ngành thẩm mỹ: Bức xạ hồng ngoại để điều trị gàu, tổn thương da, mụn đầu đen và làm mờ nếp nhăn. Chúng cũng cải thiện việc cung cấp oxy, lưu thông máu và cung cấp chất dinh dưỡng cho da.
Thiên văn học: Các nhà thiên văn học sử dụng các thiết bị quang học như máy dò kỹ thuật số, gương và thấu kính để phân tích các vật thể không gian thông qua sóng hồng ngoại. Chúng ta có thể thu được hình ảnh của các thiết bị này từ kính thiên văn hồng ngoại.
Ngành quân sự: Trong ngành quân sự tia hồng ngoại được ứng dụng nhiều nhất như ống nhòm hồng ngoại để quan sát và lái xe ban đêm, camera hồng ngoại để chụp ảnh, quay phim ban đêm, tên lửa tự động tìm mục tiêu dựa vào tia hồng ngoại do mục tiêu phát ra.

Kết luận: Đây là câu trả lời cho câu hỏi tia hồng ngoại là gì? Tác dụng, tính chất và ứng dụng của tia hồng ngoại.