Ondas de radiação infravermelha, aplicações, exemplos

O radiação infra-vermelha o A luz infravermelha faz parte do espectro eletromagnético e consiste em campos eletromagnéticos capazes de se espalhar no vácuo e transportar energia.

A faixa de comprimento de onda de radiação infravermelha está entre 1 × 10^-3 e 7 x 10^-7 m. O limite superior é com a luz vermelha do espectro visível, abaixo dele, daí o nome de infravermelho.

Projetor com sensor infravermelho. Fonte: Pixabay.

Seres vivos e objetos em geral emitem radiação térmica ou ondas infravermelhas. Não podemos vê -los, mas os percebemos como calor, já que quase qualquer material, incluindo a pele, absorve -os facilmente.

Quando um objeto absorve a radiação infravermelha, sua energia interna aumenta, uma vez que átomos e moléculas vibram com maior agitação. Isso se traduz em um aumento de temperatura, portanto difere da radiação ionizante, que tem energia suficiente para ionizar moléculas.

Portanto, os efeitos da radiação infravermelha nos seres vivos são basicamente natureza térmica.

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Ondas infravermelhas

Espectro eletromagnético mostrando o intervalo infravermelho. André Oliva / Domínio Público.

A radiação infravermelha é subdividida em três tipos ou bandas*, de acordo com o uso dado a eles:

-Raiva próxima ou infravermelho, limites com a parte visível do espectro: 780-1400 nm

-IRB ou infravermelho médio, com inúmeras aplicações: 1.4 - 3 μm

-IRC, o intervalo que segue o microondas: 3 - 1000 μm

Deve -se notar que esses limites não são rigorosos. Os cientistas os estabeleceram para facilitar o estudo da radiação eletromagnética, uma vez que a faixa de comprimentos de onda é extremamente extensa.

Aplicações de radiação infravermelha

Imagem de duas pessoas tiradas com luz infravermelha de comprimento de onda longo. Fonte: Wikimedia Commons

O grande astrônomo inglês William Herschel descobriu a radiação infravermelha no início do século XIX e, mais tarde, por volta de 1879, os dispositivos já haviam sido inventados com os quais medir a radiação térmica do sol: os bolômetros.

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Esses dispositivos absorvem a radiação térmica, que aquece um material, cujo sinal é transformado em uma corrente elétrica facilmente mensurável. Esta corrente é proporcional ao aumento da temperatura.

*1 nm ou nanômetro é igual a 1 x 10 ^-9 M, enquanto 1 μm é 1 x 10 ^-6 m.

Mas há muito mais. Como dissemos, a radiação infravermelha tem inúmeras aplicações em engenharia, ciência e medicina, das quais nomearemos alguns:

Termômetros

Termômetro de sensor infravermelho. Fonte: Pixabay.

Um termômetro infravermelho possui um sensor que captura o calor emitido naturalmente pelos objetos.

Para medir a temperatura corporal, o termômetro é colocado perto da orelha, dessa maneira o calor que emana atinge o sensor do termômetro, onde se torna um sinal elétrico proporcional à energia térmica detectada. A leitura aparece rapidamente em uma tela digital.

Fisioterapia

A radiação infravermelha é um agente terapêutico na fisioterapia, uma vez que tem efeitos anti -inflamatórios em certas doenças e lesões, alivia contraturas e dor.

Portanto, é usado para tratar artrite, dor nas costas e como tratamento pós-exercício, para mencionar apenas algumas aplicações.

O tratamento, que geralmente dura entre 15 e 30 minutos, geralmente é realizado graças a lâmpadas especiais cuja lâmpada está cheia de gás inerte.

A fonte térmica é um tungstênio ou filamento de carbono fornecido com um refletor, para direcionar adequadamente a radiação para a área afetada, tomando cuidado para não queimar a pele.

Astronomia infravermelha

O universo emite uma grande quantidade de radiação infravermelha. Isso é usado para observar nebulosas, regiões espaciais cheias de hidrogênio e hélio, onde as estrelas e os discos de assunto correspondentes são formados ao seu redor, o que acabará por dar origem aos sistemas planetários.

Estrelas muito frias, por exemplo, anãs vermelhas, que também são as mais abundantes do universo, são estudadas adequadamente com radiação infravermelha, bem como as galáxias que se afastam de nós.

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Espectroscopia infravermelha

É uma técnica analítica usada em muitos campos: astronomia, ciência material, comida e muito mais.

Eu uso o espectro infravermelho para determinar a composição química de uma substância e é particularmente adequada para a análise de compostos orgânicos.

Funciona assim: a radiação que atinge um meio pode ser refletida em parte e o restante é absorvido e depois transmitido. Ao analisar a radiação transmitida e suas mudanças em relação à radiação incidente, as propriedades do ambiente são conhecidas.

Quando a radiação infravermelha é absorvida por uma molécula cujo estado fundamental de vibração tem o mesmo comprimento de onda que a radiação infravermelha incidente, as mudanças nessa vibração são causadas. Essas mudanças são chamadas ressonância.

O experimento é realizado com um Espectrômetro infravermelho. Lá, uma amostra interage com a radiação infravermelha e as informações de radiação transmitidas são coletadas.

O espectrômetro incorporou o software necessário para criar o espectro de substâncias, um gráfico com bandas e picos característicos que são como uma impressão digital.

Cada pico indica um certo estado de energia das moléculas e sua composição de observação e propriedades da substância são deduzidas.

Equipes para visão noturna

Originalmente desenvolvido como uma equipe militar, eles têm sensores que capturam o calor emitido pela matéria, em particular organismos vivos.

Exemplos de radiação infravermelha

Comparação de uma fotografia normal (abaixo) e uma imagem infravermelha (abaixo). O saco plástico é transparente para o infravermelho de onda longa, mas os óculos do homem são opacos

Toda a matéria emite radiação infravermelha em maior ou menor grau. A temperatura absoluta zero é igual à cessação total dos movimentos no átomo e em suas partículas constituintes. Mas ainda não foi detectado, embora em laboratórios especiais de baixas temperaturas tenha sido bastante próximo.

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Dessa forma.

Depois, há uma radiação infravermelha mais próxima:

O sol e a terra

-A radiação térmica vem do sol, nossa principal fonte de luz e calor.

-A terra em si tem calor interno, devido à dinâmica das várias camadas que compõem o planeta; portanto, também é uma estação de infravermelho.

-Alguns gases atmosféricos, como dióxido de carbono e metano, entre outros, são um bom absorvente de radiação infravermelha, que então irradia em todas as direções, aquecendo o planeta. É o conhecido efeito estufa.

Seres vivos

-Pessoas e animais com sangue quente emitem calor.

Tecnologia

-Bulbos incandescentes bem conhecidos emitem uma grande quantidade de calor. De fato, quase toda energia elétrica é transformada em radiação térmica e muito pouco é emitida na faixa de luz visível.

-Controles de televisão remotos, brinquedos, portas e outros dispositivos, trabalham com luz infravermelha.

O controle tem dentro de um pequeno circuito impresso contendo o sinal codificado de cada função. Isso é enviado para o emissor de infravermelho (o LED vermelho). No dispositivo, há outro circuito que recebe esse sinal e executa a função solicitada.

-Os motores são aquecidos durante sua operação, bem como equipamentos elétricos e eletrônicos, a corrente elétrica através dos drivers gera calor, bem como o atrito entre as partes móveis.

-O laser, usado em processos médicos e industriais, produz radiação infravermelha. Existem lasers de estado sólidos nos leitores de CD e nos sensores mais variados.

Referências

1. Fontal, b. O espectro eletromagnético e suas aplicações. Escola Venezuelana para o Ensino de Química.
2. Giancoli, d.  2006. Física: Princípios com aplicações. 6º. Ed Prentice Hall.
3. Mondragón, p. Espectroscopia infravermelha. Recuperado de: CiateJ.mx.
4. Radiação e luz infravermelha. Recuperado de: ptolomeu.Unam.mx.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Física para Ciência e Engenharia. Volume 2. 7º. Ed. Cengage Learning.