معلومات عن الأشعة تحت الحمراء

الأشعة تحت الحمراء

ما هو نطاق ترددات الأشعة تحت الحمراء؟

الأشعة تحت الحمراء هي أشعة كهرومغناطيسية وهي إحدى أنواع الطاقة المشعة التي لا يمكن للإنسان رؤيتها ولكن يمكنه الشعور بها كحرارة فهي إحدى طرق انتقال الحرارة، وهي تصدر من كافة الكائنات في العالم ضمن مستوى معين، فأي كائن يزيد درجة حرارته عن -450 درجة فهرنهايت يعد مٌصدرًا لها، إلا أن الشمس والنار يعدان الأكثر إصدارًا لها، فإن نصف طاقة الشمس تكون على شكل أشعة تحت الحمراء، وحتى الضوء المرئي المنبعث منها يتم امتصاصه وانبعاثة على شكل أشعة تحت الحمراء.[١]

ووفقًا لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا فإن ترددات الأشعة تحت الحمراء تتراوح ما بين 300 جيجاهيرتز وحتى 400 تيراهيرتز أما طولها فيترواح ما بين 1000 ميكرومتر إلى 760 نانومتر فموجاتها تعد أطول من موجات الضوء المرئي.[١]

الأشعة تحت الحمراء هي إحدى أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي غير المرئي للعين البشرية كما أنها إحدى طرق نقل الحرارة فيمكن الشعور بها كحرارة بالإضافة إلى أنها تصدر من جميع الكائنات بنسب متفاوتة إلا أن أكثر الكائنات إصدارًا لها هما الشمس والنار، وتتميز بموجات أطول من الموجات الخاصة بالضوء المرئي.

اكتشاف الأشعة تحت الحمراء

كيف تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء؟

تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء بواسطة فريدريك ويليام هيرشل وذلك في عام 1800 من خلال ملاحظته لوجود حرارة عندما يعبر ضوء الشمس مرشحات ملونة، فظن أن الحرارة هذه ناتجة من الألوان، فقام بعمل تحليل لدرجات حرارة الألوان وذلك بتمرير الضوء عبر منشور زجاجي وإنشاء طيف لوني باستخدام ثلاثة موازين للحرارة، فلاحظ أن درجات الحرارة تكون أكثر دفئًا في اللون البنفسجي حتى اللون الأحمر، وبعدها قام بتجربة أخرى وكانت بوضع ميزان الحرارة عند الضوء الأحمر مع عدم ظهور ألوان من الطيف فوجد أن درجة الحرارة تكون عند الضوء الأحمر أعلى منها في المقاطع الملونة، وفي تجارب أخرى توصل إلى أن الضوء الأحمر هو كضوء الشمس ينكسر وينعكس مثله تمامًا.[٢]

تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء في عام 1800 من قبل العالم فريدريك ويليام هيرشل وذلك من خلال دراسته لضوء الشمس واكتشافه أن درجة الحرارء عند الضوء الأحمر أعلى من درجة الحرارة في المقاطع الملونة، بالإضافة لاكتشافه بأن الضوء الأحمر ينكسر وينعكس مثل ضوء الشمس.

فوائد الأشعة تحت الحمراء

ما فائدة اكتشاف الأشعة تحت الحمراء؟

بعد معرفة كيف تم اكتشاف الأشعة تحت الحمراء لا بٌدّ من معرفة استخداماتها وفوائدها، حيث أنه تم استخدامها في أمور عديدة فعلى سبيل المثال تستخدم في تحليل سوائل الجسم والأنسجة، كما تستخدم لاكتشاف الحيوانات والبشر العالقين في حرائق الغابات من قبل رجال الشرطة، بالإضافة إلى أهم ما علمه مكتشفها العالم هيرشل بالنسبة إليه أنها مهمة في علم الفلك، وبالطبع هناك الكثير من الاستخدامات التي توضح فوائد الأشعة تحت الحمراء، ومنها:[٢]

صحة الإنسان

هناك العديد من التأثيرات العلاجية للأشعة تحت الحمراء والتي تتأثر بعوامل عديدة، فيمكن لها أن تقوم بتحفيزات ضوئية من شأنها أن تساعد في التئام الجروح والعلاج من السرطان وعلاج الآلام الناتجة عن التهاب المفاصل الروماتويدي وفي علاج اضطرابات العيون وفي التحفيز العصبي وفي العديد من الأمراض الأخرى.[٣]

التصوير

في منتصف العشرينات تم تطوير التصوير بالأشعة تحت الحمراء حيث يتم التقاط الأشعة تحت الحمراء عوضًا عن التقاط الضوء المرئي، وكان لذلك فوائد كثيرة في مجال الطب فالتصوير بالأشعة تحت الحمراء يستخدم للكشف عن الأورام، أما في المجال العسكري فإن لها أهمية كبيرة في الكشف عن وجود العدو، وبالنسبة لعلم الفلك فإن التصوير باستخدام هذه الأشعة يساعد في رؤية بعض النجوم التي لا تُرى باستخدام الضوء المرئي.[٤]

يستخدم التصوير بالأشعة تحت الحمراء للكشف عن الأورام وللكشف عن وجود قوات العدو ولرؤية النجوم التي يصعب رؤيتها.

الاتصالات وأجهزة التحكم عن بعد

تعتمد أجهزة التحكم عن بعد على الأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي لإرسال نبضات من الأشعة تحت الحمراء إلى الجهاز الإلكتروني لتوضح له رسالة، كجهاز التحكم الخاص بالتلفاز أو جهاز تحكم للحاسوب أو غيره، بالإضافة إلى ذلك فهي تستخدم أيضًا في الاتصالات حيث يتم استخدام نبضات الأشعة تحت الحمراء لإرسالها عبر كابلات الألياف الضوئية وذلك إما لنقل صوت إلى نظام صوتي أو لنقل أي بيانات عبر خدمات الإنترنت.[٥]

أضرار الأشعة تحت الحمراء

هل يسبب التعرض للأشعة تحت الحمراء أضرارًا صحية؟

بالرغم من فوائد الأشعة تحت الحمراء وتطبيقاتها العديدة التي تم ذكرها، إلا أن التعرض لها بشكل مفرط قد يؤدي إلى أضرار خطيرة على جسم الإنسان، فلابد من الانتباه إلى أن الأشعة تحت الحمراء موجودة في كل مكان، فالحرارة التي يشعر بها الإنسان بعد تعرضه للشمس هي من الأشعة تحت الحمراء، وحتى أن جسم الإنسان ينتج موجات حرارة بالأشعة تحت الحمراء، وفي الحديث عن أضرار الأشعة تحت الحمراء يمكن ذكر بعضها كالآتي:[٦]

أضرار الأشعة تحت الحمراء على العيون

إن العين البشرية بطبيعتها حساسة لكافة الإشعاعات في الطيف الكهرومغناطيسي بما فيها إشعاعات الأشعة تحت الحمراء، فإذا تعرضت العين تعرضًا شديدًا للأشعة تحت الحمراء فإن ذلك يؤدي إلى إتلاف قرنية العين وعدستها، ولذلك يعد النظر إلى أشعة الشمس ضارًا بشكل كبير، كما أن الأشخاص الذين يتعرضون لأشعة تحت الحمراء بشكل كبير في أماكن عملهم معرضون من خطر الإصابة بتلف العين، فلابد من حمايتها بارتداء نظارات واقية.[٦]

إن تعرض العين البشرية لإشعاعات الطيف الكهرومغناطيسي بما فيها الأشعة تحت الحمراء بشكل قوي يؤدي إلى إتلاف العين وإتلاف عدسة العين، ويمكن الوقاية منها باستخدام نظارارت واقية.

أضرار الأشعة تحت الحمراء على الجلد

يمكن أن يتسبب تعرض الجسم للأشعة تحت الحمراء بشكل كبير إلى إتلاف الأنسجة والجلد، كما أن الليزر – وهو إشعاع كهرومغناطيسي يتكون من الأشعة تحت الحمراء والموجات الدقيقة والضوء المرئي وغيرها من الإشعاعات- هو ذو إشعاعات قوية بما يكفي لأن يحرق ثقبًا في معدن فهي إشعاعات عالية التضخيم وبالتالي يمكنها إلحاق الضرر بلحم جسم الإنسان بكل تأكيد إذا تعرض لها.[٦]

يؤدي تعرض جسم الإنسان للأشعة تحت الحمراء بجرعات كبيرة إلى تلف في الجلد وفي أنسجة الجسم، كما أن لحم الإنسان معرض للضرر إذا تعرض لأشعة الليرز والتي تعد الأشعة تحت الحمراء إحدى مكوناتها.

أضرار الأشعة تحت الحمراء على البيئة

تعد الأشعة تحت الحمراء إحدى مسببات ظاهرة الاحتباس الحراري، وذلك لأن سطح الأرض والغيوم من فوقها تقومان بامتصاص أشعة الشمس ومن ثم تبعثانها كأشعة تحت الحمراء، وبما أن الهواء القريب من سطح الأرض يحتوي على تركيز عالٍ من بخار الماء وعلى بعض المواد الكيميائية كمركبات الكربون الكلورية الفورية وغيرها بالإضافة إلى عدة عناصر كالنتروجين والكبريت فإن ذلك يجعل الأشعة تحت الحمراء محاصرة بالقرب من سطح الأرض مما يرفع من درجات الحرارة وبالتالي يؤثر على الطقس والكائنات الحية.[٦]

تعد الأشعة تحت الحمراء من مسببات الاحتباس الحراري، فهي تنحصر بالقرب من سطح الأرض لاحتواء الهواء على بخار الماء بكثرة وبعض العناصر والمواد الكيميائية الأخرى.

المراجع[+]

1. ^ أ ب “What Is Infrared?”, Livescience, Retrieved 2020-09-14. Edited.
2. ^ أ ب “How Infrared Light was Discovered”, konicaminolta, Retrieved 2020-09-14. Edited.
3. ↑ “Biological effects and medical applications of infrared radiation”, NCBI, Retrieved 2020-09-15. Edited.
4. ↑ “Electromagnetic Spectrum”, Encyclopedia.com, Retrieved 2020-09-15. Edited.
5. ↑ “Infrared Waves: Definition, Uses & Examples”, Study.com, Retrieved 2020-09-15. Edited.
6. ^ أ ب ت ث “Negative Effects of Infrared Waves”, sciencing, Retrieved 2020-09-14. Edited.