Tính chất và ứng dụng nổi bật của tia hồng ngoại

1.Tia hồng ngoại là gì?

Tia hồng ngoại hay còn được gọi là bức xạ hồng ngoại, sóng hồng ngoại, ánh sáng hồng ngoại,… Với tên viết tắt là tia IR, đây là một loại năng lượng bức xạ mà mắt người không nhìn thấy được nhưng có thể cảm nhận được dưới dạng nhiệt. Đặc biệt, tất cả các vật thể trong vũ trụ đều phát ra một số mức độ bức xạ hồng ngoại, nhưng mặt trời và lửa là hai nguồn rõ ràng nhất.

Tia hồng ngoại là một loại bức xạ điện từ, một tần số liên tục được tạo ra khi các nguyên tử hấp thụ và giải phóng năng lượng. Được sắp xếp từ tần số cao nhất đến thấp nhất, bức xạ điện từ gồm tia gamma, tia X, tia cực tím, có thể nhìn thấy, bức xạ hồng ngoại, sóng vi ba và sóng vô tuyến. Các loại bức xạ cùng nhau tạo nên phổ điện từ.

2.Nguồn gốc của tia hồng ngoại

Vào năm 1800, tia hồng ngoại lần đầu tiên được phát hiện ra bởi nhà thiên văn học người Anh William Herschel. Trong một thí nghiệm để đo sự chênh lệch nhiệt độ giữa màu sắc trong quang phổ, ông đặt nhiệt kế vào đường đi của ánh sáng trong mỗi màu sắc của quang phổ nhìn thấy được. Do quan sát thấy sự gia tăng nhiệt độ từ màu xanh sang màu đỏ. Từ đó, ông đã tìm thấy phép đo nhiệt độ thậm chí còn ấm hơn ngay ngoài đầu đỏ của quang phổ nhìn thấy được.

3.Phân loại tia hồng ngoại

Dựa vào bước sóng, tia hồng ngoại được chia thành 3 vùng hồng ngoại, đó là hồng ngoại gần, hồng ngoại giữa và hồng ngoại tuyến xa.

2.1. Tia hồng ngoại gần

• Tia hồng ngoại gần có ký hiệu: NIR

• Gồm có hai loại là IR – A và IRB

• Bước sóng nm IR-A: 0,78 – 1,4, phần sóng ngắn, ranh giới 780 nm, được xác định theo thị giác của con người đối với phổ ánh sáng mặt trời. Phim chụp ảnh có khả năng hấp thụ dải này với hồng ngoại từ 0,7-1,0 µm.

• Bước sóng nm IR-B: 1,4 -3,0, ranh giới được coi là vùng hấp thụ mạnh của nước là 1,45 μm và phần sóng dài.

• Nhiệt độ phân bố WIEN là >3700 oK

2.2. Tia hồng ngoại giữa

• Ký hiệu: IR-C

• Với phạm vi của các bức xạ ở nhiệt độ trên bề mặt và có bước sóng nm: 3-50.

• Nhiệt độ theo phân bố WIEN từ 1000 – 60oK

2.3. Tia hồng ngoại xa

• Ký hiệu: IR-C

• Bước sóng nm: 50-1000, ranh giới đối với vùng vi sóng là các bức xạ vũ trụ 3° Kelvin có thể nhìn thấy, khí quyển hấp thụ mạnh.

• Nhiệt độ theo phân bố WIEN là < 3° K

3.Tính chất nổi bật của tia hồng ngoại mà bạn cần biết

• Tia hồng ngoại được biết đến có đặc điểm là sóng điện từ.

• Với đặc trưng nổi bật là tác dụng nhiệt nên có tên gọi khác là tia nhiệt.

• Sóng hồng ngoại không thể nhìn thấy bằng mắt thường, Chúng ta không thể nhìn thấy sóng hồng ngoại bằng mắt thường và chỉ có thể khi chúng chịu tác dụng nhiệt, cho phép nhìn thấy sóng hồng ngoại phát ra từ các vật thể ấm áp như động vật và người.

• Tia hồng ngoại có khả năng tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt.

• Ngoài ra tia hồng ngoại có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần.

• Tính chất tuân theo quy định: Truyền thẳng, phản xạ, gây được hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa như ánh sáng thông thường.

Dưới đây là hình ảnh về thang sóng tập hợp các loại sóng điện từ được sắp xếp theo thứ tự từ bước sóng tăng dần.

Các loại sóng điện từ sắp xếp theo thứ tự tăng dần  

• Bước sóng tia UV ngắn hơn bước sóng ánh sáng tím.

• Bước sóng tia hồng ngoại dài hơn bước sóng của ánh sáng đỏ.

• Do tia UV có bước sóng ngắn hơn nên có năng lượng mạnh, mạnh hơn rất nhiều so với sóng hồng ngoại.

4.Tia hồng ngoại có vai trò như thế nào trong cuộc sống?

Với những tính chất nổi bật, tia hồng ngoại được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống như thiết bị điện, cảm biến hồng ngoại, y học, thiên văn học, quốc phòng.

Thiết bị điện 

Ứng dụng quan trọng trong các thiết bị điện

• Được sử dụng trong các bộ điều khiển từ xa như điều hòa, điều khiển tivi, quạt, đèn, âm thanh,…

• Ứng dụng trong sản xuất lò vi sóng, bếp điện có sử dụng bức xạ hồng ngoại để dẫn nhiệt.

• Không chỉ vậy, tia hồng ngoại còn được dùng trong máy sưởi ấm và phòng tắm hơi.

• Dùng trong hệ thống sưởi ấm, làm khô và lọc nước.

• Bên cạnh đó, bức xạ hồng ngoại còn được sử dụng trong đền cảm ứng, hoạt động dựa trên tín hiệu của hồng ngoại từ thân nhiệt của con người để tắt, bật.

• Đóng vai trò quan trọng trong sản xuất camera, đèn pha, giúp con người có thể quan sát được môi trường có cường độ ánh sáng yếu.

Cảm biến hồng ngoại

• Được ứng dụng phổ biến trong cuộc sống hàng ngày và ở khắp nơi như trung tâm thương mại, nhà hàng, khách sạn,…với cửa kính đóng mở tự động từ xa. Việc sử dụng cảm biến hồng ngoại sẽ giúp phát hiện sự hiện diện của con người, từ đó kích hoạt hệ thống đóng mở.

Trong y học

• Do tia hồng ngoại được chứng minh có khả năng điều trị các bệnh như: huyết áp cao, hen suyễn, viêm gan, viêm tuyến tiền liệt, ung thư,..

• Ngoài ra, chúng còn giúp làm dịu vết thương do bỏng nóng, bỏng lạnh, điều trị mụn, làm đẹp,…

Sử dụng để điều trị bênh và làm dịu vết thương

Ngành thiên văn học

• Tia hồng ngoại có thể giúp các nhà thiên văn học quan sát chi tiết sự phân bố nguồn IR trong không gian. Với các cấu trúc phức tạp trong thiên hà, tinh vân và cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ.

Quốc phòng

• Tia hồng ngoại đóng vai trò quan trọng trong các loại vũ khí, tên lửa hiện đại có lắp đầu dẫn ống hồng ngoại, có khả năng tìm chính xác mục tiêu.

5.Tác hại của tia hồng ngoại 

Tầm quan trọng và những lợi ích mà tia hồng ngoại mang lại là điều ta không cần bàn cãi, nhưng song song cùng với đó, cũng tồn tại những tác hại mà chúng ta cần lưu ý.

5.1.Gây hại cho da

Nếu tiếp xúc với liều lượng lớn sóng hồng ngoại, có thể làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người như tổn thương da, các mô.

Trong tia sáng mặt trời đều có các tia hồng ngoại, tử ngoại. Điều này tác động không nhỏ đến đời sống của con người. Chính vì vậy, khi đi dưới thời tiết nắng nóng, bạn nên có những biện pháp chống nắng hợp lý.

Gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người

Không chỉ vậy, trên các ô tô, đa phần đều dán phim cách nhiệt để giảm nhiệt độ trong xe và chống các tia hồng ngoại, UV,..

5.2.Tổn thương về mắt

Do mắt người thường nhạy cảm với tất cả các bức xạ trong phổ điện từ nên khi mắt tiếp xúc với tia hồng ngoại trong một khoảng thời gian dài có thể gây tổn thương đến mắt.

Đặc biệt là những người tiếp xúc với ánh sáng hồng ngoại thường xuyên, nếu nghiêm trọng có thể dẫn đến hỏng thủy tinh thể, giác mạc của mắt. Đó là lý do tại sao mà không nên nhìn thẳng vào mặt trời và những người làm việc gần bức xạ cường độ cao cần đeo kính bảo hộ.

5.3.Gây hiệu ứng nhà kính

Khi bề mặt trái đất và những đám mây phía trên hấp thụ bức xạ từ mặt trời và phát ra dưới dạng bức xạ hồng ngoại trong bầu khí quyển. Và khi không khí trên bề mặt trái đất có nồng độ cao, tia hồng ngoại sẽ bị giữ lại gần mặt đất, khiến nhiệt độ tăng cao và sự thay đổi các kiểu thời tiết có thể gây hại cho động vật và con người.

Trên đây là những thông tin quan trọng liên quan đến tia hồng ngoại, đồng thời giúp bạn đọc giải đáp những câu hỏi như: Tia hồng ngoại là gì? Tính chất, phân loại, ứng dụng và tác hại của chúng đối với cuộc sống con người. Với sự xuất hiện ở mọi nơi, chúng đã mang đến nhiều lợi ích trong cuộc sống, nhưng cùng với đó vẫn tồn tại một vài tác hại. Việc nắm bắt được những đặc điểm của tia hồng ngoại, sẽ giúp chúng ta ứng dụng hiệu quả hơn, đồng thời hạn chế tối đa tác hại mà chúng đem lại