Tia hồng ngoại là gì? Phân loại và ứng dụng tia hồng ngoại - HocVienKhoiNghiep.Edu.Vn
Rate this post


15/12/2021

Tia hồng ngoại là một bức xạ điện từ được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống như kỹ thuật, y tế, thiên văn, quân sự, bảo mật,… Vậy bạn có biết tia hồng ngoại là gì? Bước sóng của tia hồng ngoại bằng bao nhiêu hay các ứng dụng của tia hồng ngoại là gì không. Nếu bạn còn đang băn khoăn với những vấn đề này thì hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây với chúng tôi nhé.

tia-hong-ngoai-12-1829466
Tia hồng ngoại là gì ?

Tia hồng ngoại là gì

Tia hồng ngoại hay còn gọi là bức xạ hồng ngoại có tên tiếng anh là Infrared ray- IR. Đây là một loại năng lượng bức xạ điện từ mà mắt người không thể nhìn thấy được nhưng vì nhiệt độ của nó rất cao nên chúng ta có thể cảm nhận được.

Bạn đang đọc: Tia hồng ngoại là gì? Phân loại và ứng dụng tia hồng ngoại

Người tò mò ra tia hồng ngoại chính là nhà thiên văn học William Herschel. Vào đầu thế kỷ XIX, trong một thí nghiệm nhằm mục đích đo nhiệt độ chênh lệch giữa những màu trong quang phổ khả kiến, Herschel đã sử dụng lăng kính để tán xạ ánh sáng Mặt Trời và từ đó đã phát hiện ra tia hồng ngoại. Thông qua sự ghi chép lại trên một nhiệt kế thì tia này nằm ngoài vùng ánh sáng khả kiến và gần phần ánh sáng đỏ .
Mọi vật thể trong thiên hà đều phát ra bức xạ hồng ngoại ở một mức nào đó, trong đó Mặt Trời và lửa là 2 nguồn phát ra hồng ngoại rõ ràng nhất .
tia-hong-ngoai-13-3234669
Lửa là nguồn phát ra hồng ngoại rõ ràng

Tính chất của tia hồng ngoại

– Vì là tia có tính năng nhiệt nên ngoài tên gọi là tia hồng ngoại, nó còn được gọi dưới cái tên khác là tia nhiệt .
– Tia IR hoàn toàn có thể gây ra hiện tượng kỳ lạ quang điện bên trong chất bán dẫn .
– Có thể công dụng lên một số ít loại kính ảnh đặc biệt quan trọng và hoàn toàn có thể biến điệu giống như sóng điện từ cao tần .
– Bản chất của tia IR là sóng điện tử nên nó tuân theo những định luật của ánh sáng thường thì, đó là truyền thẳng, phản xạ, nhiễu xạ và giao thoa .
– Bước sóng của tia hồng ngoại là 760 nm – 1 mm và bước sóng này dài hơn bước sóng của ánh sáng đỏ, loại ánh sáng hoàn toàn có thể nhìn thấy được bằng mắt thường .

tia-hong-ngoai-2003859

Bước sóng của tia hồng ngoại dài hơn bước sóng của ánh sáng đỏ
– Vì là bức xạ ánh sáng không hề nhìn thấy được bằng mắt thường nên tất cả chúng ta chỉ hoàn toàn có thể cảm nhận tia hồng ngoại dưới dạng nhiệt và nếu muốn nhìn thấy nó thì cần phải sử dụng những dụng cụ chuyên được dùng. Ví dụ như kính nhìn đêm hôm hoặc máy ảnh hồng ngoại. Những thiết bị này được cho phép tất cả chúng ta nhìn thấy sóng hồng ngoại phát ra từ những vật thể ấm con người, động vật hoang dã, …

>> Xem thêm: Bức xạ nhiệt là gì? Tính chất, tác hại, ứng dụng của bức xạ nhiệt

Tia hồng ngoại phát ra từ những nguồn nào?

Nguồn chính để phát ra tia hồng ngoại là nhiệt độ hoặc bức xạ nhiệt nên tổng thể những vật có nhiệt độ lớn hơn 0 ° K ( nhiệt độ không tuyệt đối trong nhiệt giai Kelvin ) đều sẽ phát ra bức xạ nguồn năng lượng hồng ngoại. Thậm chí những vật thể mà tất cả chúng ta sờ vào thấy rất lạnh như một khối nước đá cũng phát ra tia hồng ngoại. Nếu một vật thể không đủ nhiệt độ để phát ra ánh sáng nhìn thấy thì nó vẫn hoàn toàn có thể phát ra hầu hết nguồn năng lượng trong tia hồng ngoại .
tia-hong-ngoai-14-7020356
Mặt trời là nguồn phát ra tia hồng ngoại mạnh nhất
Ví dụ như than nóng hoàn toàn có thể không phát ra ánh sáng nhưng tất cả chúng ta vẫn cảm nhận được độ nóng vì nó phát ra tia hồng ngoại. Vật càng ấm thì càng phát ra nhiều bức xạ hồng ngoại. Ở nhiệt độ thông thường, con người cũng hoàn toàn có thể phát ra tia hồng ngoại với bước sóng mạnh nhất là khoảng chừng 10 micron .
Ngoài ra thì con người cũng hoàn toàn có thể tạo ra chùm tia hồng ngoại khuynh hướng dùng trong kỹ thuật bằng cách sử dụng đèn điện dây tóc có nhiệt độ thấp hoặc dùng diode ( đi-ốt ) để phát quang hồng ngoại .

Các loại tia hồng ngoại

Theo DIN 5031, tia hồng ngoại được phân theo bước sóng thành ba vùng chính, đó là :

Tên gọi Ký hiệu Bước sóng
μm
Nhiệt độ
theo phân
bố Wien
Ghi chú
Hồng ngoại gần NIR IR-A 0,78 … 1,4 > 3700 ° K Phần sóng ngắn của dãy NIR và ranh giới 780 nm được xác lập theo thị giác của con người so với phổ ánh sáng Mặt Trời .
Hồng ngoại dùng trong chụp ảnh màu hồng ngoại, Color InfraRed CIR có bước sóng là 0,7 – 1,0 µm .
Phim chụp ảnh hoàn toàn có thể hấp thụ dải này .
IR-B 1,4 … 3,0 Đây là phần sóng dài của NIR
Ranh giới được xem là vùng hấp thụ mạnh của nước ở bước sóng 1,45 μm .
Hồng ngoại giữa MIR IR-C 3 … 50 1000 … 60 ° K Là khoanh vùng phạm vi của những bức xạ nhiệt tại mức nhiệt độ trên mặt đất .
Hồng ngoại xa FIR 50 … 1000 Khí quyển hấp thụ mạnh ở vùng hồng ngoại này và ranh giới với vùng vi sóng là những bức xạ ngoài hành tinh hoàn toàn có thể nhìn thấy ở 3 ° K .

Phân loại tia hồng ngoại theo cách của Mỹ :

Tên Viết tắt Bước sóng Tần số
( THz )
Năng lượng photon ( meV ) Đặc trưng
Hồng ngoại gần NIR, IR-A DIN 750 nm-1, 4 µm 214 – 400 886 – 1653 Được xác lập bởi sự hấp thụ của nước và nó thường được ứng dụng trong viễn thông sợi quang vì tổn thất do suy giảm trong thủy tinh chỉ ở mức trung bình .
Các máy khuếch đại hình ảnh, ví dụ như những thiết bị nhìn đêm hôm rất nhạy cảm với vùng quang phổ gần .
Hồng ngoại sóng ngắn SWIR, IR-B DIN

1,4-3 µm

Xem thêm: Công thức tính diện tích xung quanh hình trụ – Trường THPT Thành Phố Sóc Trăng

100 – 214 413 – 886 Hấp thụ trong nước tăng đáng kể tại bước sóng 1,45 µm .
Dải từ 1,53 – 1,56 µm là vùng phổ hiện được sử dụng nhiều nhất trong viễn thông đường dài .
Hồng ngoại sóng trung MWIR, IR-C DIN ; MidIR hay còn được gọi là ” intermediate infrared “, viết tắt là IIR 3 – 8 µm 37-100 155 – 413 Trong công nghệ tiên tiến dẫn đường tên lửa thì hành lang cửa số khí quyển là vùng 3 – 5 µm, trong đó ” đầu dò tầm nhiệt ” IR thụ động của tên lửa được sắp xếp để thao tác, dẫn đường vào chỉ dấu hồng ngoại của máy bay tiềm năng, hầu hết là chùm ống xả của động cơ phản lực vì đây là nơi phát nhiệt nhiều nhất. Dải này được gọi là hồng ngoại nhiệt và chỉ có năng lực phát hiện được nhiệt độ hơi cao hơn nhiệt độ khung hình .
Hồng ngoại sóng dài LWIR, IR-C DIN 8 – 15 µm 20 – 37 83 – 155 Vùng của những ” ảnh nhiệt ” mà trong đó những cảm ứng hoàn toàn có thể thu được hình ảnh của những đối tượng người tiêu dùng có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng một cách thụ động mà không cần ánh sáng mặt trời, mặt trăng, hoặc đèn hồng ngoại chiếu vào .
Vùng này được gọi là ” hồng ngoại nhiệt ” .
Hồng ngoại xa FIR 15 – 1000 µm 0.3 – 20 1.2 – 83 Có vai trò đặc biệt quan trọng quan trọng so với sự sinh trưởng và tăng trưởng của những loài sinh vật sống trên Trái Đất .

Ứng dụng tia hồng ngoại

  • Đo nhiệt độ

Việc thu nhận và đo đạc tia hồng ngoại hoàn toàn có thể xác lập được nhiệt độ của một vật từ xa nếu chúng là nguồn phát ra những tia này. Hình ảnh chụp được trong phổ hồng ngoại được gọi là hình ảnh nhiệt .
tia-hong-ngoai-1-7884860
Tia hồng ngoại được dùng để đo nhiệt độ
Kỹ thuật đo nhiệt độ bằng hồng ngoại được ứng dụng đa phần trong công nghiệp và quân sự chiến lược. Ngoài ra, nó cũng được sử dụng trong máy ảnh trên xe oto .

  • Phát nhiệt

Ứng dụng trong những đèn sưởi tại những phòng tắm hơi. Tuy nhiên cần chú ý quan tâm là không được nhìn vào những đèn này vì mắt không điều tiết được độ mở sáng theo tia hồng ngoại và nếu nhìn vào, chúng hoàn toàn có thể khiến mắt bị mù .

  • Dùng làm tan băng tuyết trên cánh máy bay

Tác dụng phát nhiệt của tia hồng ngoại được thấy rõ nhất ở ánh nắng Mặt Trời. Một lượng lớn nguồn năng lượng Mặt Trời nằm ở trong vùng hồng ngoại .

  • Trong quân sự

Tia hồng ngoại được ứng dụng trong camera, ống nhòm hồng ngoại, giúp xác lập tiềm năng vào đêm hôm .
tia-hong-ngoai-2-6943695
Tia hồng ngoại được ứng dụng trong camera, ống nhòm hồng ngoại
Các tên lửa không đối không ( tên lửa dẫn hướng được bắn từ một máy bay nhằm mục đích hủy hoại tiềm năng khác ) cự ly gần đều sử dụng tia hồng ngoại để dẫn đường. Do đó nó thường gọi là tên lửa tầm nhiệt hoặc tên lửa dẫn hướng hồng ngoại. Trên đầu của tên lửa tầm nhiệt có lắp thiết bị đầu dò hồng ngoại, giúp nó tự động hóa bám sát luồng hơi nóng phát ra từ động cơ máy bay để tìm đến đúng đích .
Để chống lại tên lửa tầm nhiệt, những máy bay thường được sắp xếp những quả pháo nóng sáng và chúng sẽ được tung ra khi phát hiện có tên lửa. Điều này đã dẫn đến một cuộc đua, đó là vừa phải tăng năng lực nhận dạng bằng ảnh hồng ngoại cho tên lửa, vừa phải sử dụng cùng với những dạng dẫn hướng khác để đánh lạc hướng tên lửa .

  • Điều khiển điện tử

Điều khiển xa
Các tinh chỉnh và điều khiển xa ( remote control ) phần lớn đều dùng tia hồng ngoại để tinh chỉnh và điều khiển hoạt động giải trí của tivi, loa, quạt, điều hoà, …. thậm chí còn là cả loại đèn chiếu sáng Led điều khiển và tinh chỉnh từ xa hồng ngoại .
Tự động bật tắt thiết bị
Tại những khu vực công cộng như nhà ga, trường bay, bệnh viện, khách sạn, nhà riêng, … việc tự động hóa đóng Open, bật tắt đèn hoặc vòi nước, … được thực thi bằng cảm ứng hồng ngoại ( mắt thần ) .
tia-hong-ngoai-10-4800117
Cửa tự động hóa tại TT thương mại
Các mắt thần sử dụng diode quang loại tiếp đón tia hồng ngoại để phát hiện hoạt động của người hoặc vật trải qua nhiệt độ cao hơn thiên nhiên và môi trường xung quanh. Mắt dùng 1 diode thì có khoanh vùng phạm vi cảm nhận gần và hẹp còn mắt dùng nhiều diode thì mỗi diode sẽ giám sát một góc nhất định, giúp tăng khoảng cách cảm nhận lên 3 – 5 m .
Nhược điểm của loại mắt thần này là nếu chỉ dùng cảm ứng hồng ngoại thì lỗi cảm ứng rất dễ xảy ra khi nhiệt độ môi trường tự nhiên lớn hơn 35 °C .
Phụ kiện của thiết bị vi tính
Một số loại chuột quang sử dụng tia hồng ngoại và loại chuột này có thêm LED báo có cấp nguồn .
tia-hong-ngoai-4-5674721
Chuột quang máy tính sử dụng tia hồng ngoại
Đặc biệt, với những mạng nhỏ, tia hồng ngoại còn được dùng để truyền tải thông tin. Các mạng này hoàn toàn có thể là từ máy tính sang điện thoại cảm ứng, máy tính sang máy tính, điện thoại thông minh sang điện thoại thông minh … hoặc những thiết bị gia dụng khác. Tuy nhiên điểm yếu kém là khoảng cách truyền ngắn và dễ bị nhiễu .

  • Trong y học

Tia hồng ngoại không chỉ giúp những tế bào tự tái tạo, tự thay thế sửa chữa mà còn tương hỗ cải tổ lưu thông máu, thôi thúc quy trình làm lành những mô sâu và giúp giảm đau nhanh hơn. Chính vì thế mà ánh sáng tia hồng ngoại được sử dụng trong liệu pháp điều trị những căn bệnh đau cấp hoặc mãn tính như viêm khớp, đau lưng, chấn thương nặng, đau cổ, đau dây thần kinh toạ, đau khớp thái dương hàm ( TMJ ), căng cơ, bệnh thần kinh do tiểu đường, viêm khớp dạng thấp, viêm gân, vết thương, đau do vết mổ, … .
tia-hong-ngoai-8-7151649
Tia hồng ngoại được sử dụng trong liệu pháp điều trị những căn bệnh đau cấp hoặc mãn tính
Liệu pháp này được ánh sáng có bước sóng nhất định đến những vị trí bị thương trên khung hình. Ánh sáng của hồng ngoại sẽ đi xuyên qua lớp da và kích thích quy trình tái tạo, thay thế sửa chữa những mô bị thương, đồng thời giảm đau và viêm .
Ưu điểm của liệu pháp sử dụng ánh sáng hồng ngoại rất hiệu suất cao, bảo đảm an toàn và không có công dụng phụ. Nó thậm chí còn còn được dùng cho cả trẻ sơ sinh trong những trường hợp chăm nom đặc biệt quan trọng .

Tham khảo thêm: Phóng xạ là gì? Các tia phóng xạ, ô nhiễm phóng xạ hiện nay

  • Truyền thông

Tia hồng ngoại gần và trung được sử dụng trong đường truyền cáp quang .

  • Thiết bị quan sát ban đêm

Là thiết bị quang học-điện tử có năng lực quan sát trong điều kiện kèm theo thiếu sáng. Thiết bị này thu nhận tia hồng ngoại bằng những ống kính quang học, sau đó hiển thị hình ảnh trên màn hình hiển thị điện tử .
Thiết bị quan sát đêm hôm được chia ra thành 3 loại chính, gồm có
– Thiết bị ” hồng ngoại gần bị động ” : Thu nhận ánh sáng ở vùng nhìn thấy và vùng hồng ngoại gần, sau đó khuếch đại và cho ra ảnh đơn sắc. Loại thiết bị này có tầm quan sát xa và được sản xuất thành kính ngắm bắn tỉa, kính nhìn đêm cho phi công, biệt kích, điều tra viên, xe tăng, …
– Thiết bị ” hồng ngoại nhiệt bị động ” : Là loại camera quan sát thu nhận ánh sáng ở vùng hồng ngoại nhiệt hoặc hồng ngoại xa, sau đó hiển thị trên màn hình hiển thị theo thang nhiệt độ vạn vật thiên nhiên. Loại thiết bị này được sử dụng trong trinh thám, bảo vệ, … hoặc điều tra và nghiên cứu hoạt động giải trí đêm hôm của những loài động vật hoang dã .
– Thiết bị ” hồng ngoại gần dữ thế chủ động ” : Là loại camera quan sát hồng ngoại có gắn kèm đèn LED phát bức xạ hồng ngoại. Thiết bị này có tầm quan sát gần và được ứng dụng thoáng rộng thông dụng trong hoạt động giải trí dân sự .
tia-hong-ngoai-5-1095168
Camera hồng ngoại quan sát đêm hôm

  • Nghiên cứu thiên văn

Quan sát hồng ngoại giúp những nhà khoa học phát hiện và điều tra và nghiên cứu những đối tượng người dùng lạnh ( đối tượng người dùng có nhiệt độ dưới 1.000 ° K ), đối tượng người tiêu dùng khó hoàn toàn có thể nhìn thấy trong vùng quang phổ khác hoặc những đối tượng người dùng ở trong / sau một đám mây liên sao .
Ngoài ra, quan sát phổ hồng ngoại còn được sử dụng để nghiên cứu và phân tích đặc thù một đối tượng người tiêu dùng bất kể, ví dụ như phát hiện khí metan ở hành tinh của hệ ngôi sao 5 cánh cố định và thắt chặt HD 189733 .

  • Bảo mật tiền và các tài liệu quý

Các tài liệu quan trọng như hộ chiếu, tiền, …. sử dụng tia hồng ngoại để bảo mật thông tin. Tùy theo mức độ cần bảo mật thông tin mà khi sản xuất giấy của những tài liệu này, người ta sẽ trộn chất có phản ứng xác lập với dải hồng ngoại nhất định. Trong trường hợp cần bảo mật thông tin cao thì chất đó còn được sắp xếp theo ký hiệu xác lập .
Các máy kiểm tra sử dụng đèn hồng ngoại có khoảng chừng phổ đã phong cách thiết kế để chiếu lên giấy nhằm mục đích xác lập xem những yếu tố bảo mật thông tin đó là có hay không .
Cách bảo mật thông tin này đang được vận dụng cho đồng xu tiền Euro. Hộ chiếu do chính phủ nước nhà Anh cấp thì sử dụng huỳnh quang hồng ngoại của methylene xanh .
tia-hong-ngoai-16-8754019
Hộ chiếu do cơ quan chính phủ Anh cấp thì sử dụng huỳnh quang hồng ngoại của methylene xanh

Tia hồng ngoại có hại không?

  • Gây hại cho da

Sóng hồng ngoại cũng giống như sóng nhiệt nên nếu mức độ sóng hồng ngoại lớn thì da và những mô hoàn toàn có thể bị tổn thương .
Chùm tia laser gồm có những bức xạ điện từ là ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại và những tia khác được khuếch đại lên cao. Những tia này có năng lực đốt một lỗ xuyên qua sắt kẽm kim loại nên nếu chiếu vào da thịt thì sẽ rất nguy hại. Trong quân đội, tia laser được sử dụng để làm vũ khí .
tia-hong-ngoai-9-9257937
Chùm tia laser có năng lực đốt một lỗ xuyên qua sắt kẽm kim loại

  • Gây tổn thương mắt

Tiếp xúc với tia hồng ngoại trong một thời gian dài có thể khiến mắt bị tổn thương, thậm chí là làm hỏng thủy tinh thể và giác mạc. Đó là lý do tại sao chúng ta không nên nhìn chằm chằm vào Mặt Trời và những người làm việc gần bức xạ hồng ngoại cường độ cao phải đeo kính bảo hộ.

Xem thêm: Định lý pytago – Hướng dẫn giải bài tập Hình học lớp 7

  • Gây hiệu ứng nhà kính

Tia hồng ngoại cũng là một trong những nguyên do gây ra hiệu ứng nhà kính. Bức xạ từ tia Mặt Trời được bề mặt Trái Đất và những đám phía trên nó hấp thụ và phát lại dưới dạng bức xạ hồng ngoại vào bầu khí quyển .
Khi nồng độ hơi nước trong không khí trên bề mặt Trái Đất cao, những bức xạ hồng ngoại này sẽ bị giữ lại gần mặt đất và làm tăng nhiệt độ, gây ra hiệu ứng nhà kính .

Trên đây là một số thông tin về tia hồng ngoại là gì mà VIETCHEM muốn chia sẻ đến bạn đọc. Cảm ơn sự quan tâm theo dõi của các bạn với bài viết này và nếu bạn nào còn có thắc mắc về tia hồng ngoại, vui lòng để lại câu hỏi tại website https://thcsbevandan.edu.vn/ để các chuyên viên của chúng tôi có thể hỗ trợ giải đáp một cách tốt nhất.

Source: https://thcsbevandan.edu.vn
Category : Phương pháp học tập

Bình luận