Tia hồng ngoại là gì? Đặc điểm và những ứng dụng trong cuộc sống

Tia hồng ngoại là gì? Tia hồng ngoại có bản chất và tính chất như thế nào? Những ứng dụng hữu ích cho ánh sáng hồng ngoại và đi kèm với các tác hại

Ngoài tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy thì một trong những bức xạ điện tử quan trọng khác bạn cần biết chính là tia hồng ngoại. Vậy tia hồng ngoại là gì, đặc điểm và ứng dụng của nó ra sao sẽ được Nanofilm giải đáp hết tất cả trong bài viết này nhé!

Tia hồng ngoại là gì? 

Tia hồng ngoại (Tiếng anh gọi là Infrared ray- tia IR) hay bức xạ hồng ngoại, là một loại năng lượng bức xạ mà mắt người không nhìn thấy được nhưng chúng ta có thể cảm nhận được dưới dạng nhiệt. Tất cả các vật thể trong vũ trụ đều phát ra một mức bức xạ IR nào đó, nhưng hai nguồn rõ ràng nhất là mặt trời và lửa.

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

Kết quả cho thấy sự gia tăng nhiệt độ từ xanh lam sang 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.

Tính chất của tia hồng ngoại là gì?

Tia hồng ngoại cũng như ánh sáng thông thường đều có bản chất là sóng điện tử. Nên về tính chất nó sẽ tuân theo định luật là truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.

Tia hồng ngoại có đặc trưng nổi bật nhất là tác dụng nhiệt. Thế nên ngoài tên là tia hồng ngoại ra, đôi khi nó còn được gọi với cái tên là “tia nhiệt”

Vì là bức xạ ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường nên con người chỉ có thể cảm nhận tia hồng ngoại dưới dạng nhiệt hoặc muốn thầy thì phải dùng các dụng cụ chuyên dụng. Chẳng hạn như kính nhìn ban đêm hoặc máy ảnh hồng ngoại — cho phép chúng ta “nhìn thấy” sóng hồng ngoại phát ra từ các vật thể ấm áp như người và động vật.

Thang sóng điện từ

Trên đây là hình ảnh về thang sóng điện từ, là tập hợp các loại sóng điện từ được sắp xếp theo thứ tự bước sóng tăng dần (hay tần số giảm dần). Đồng nghĩa với việc năng lượng sẽ giảm dần.

Nhìn vào hình có thể thấy:

• Bức xạ của tia UV ngắn (nhỏ) hơn bước sóng ánh sáng tím

  (ánh sáng nhìn thấy được)

   

• Bức xạ của tia hồng ngoại dài hơn bước sóng của ánh sáng đỏ

  (ánh sáng nhìn thấy được) 

Chính vì thế tia UV có năng lượng rất mạnh, mạnh hơn rất nhiều so với tia hồng ngoại bởi vì tia UV có bước sóng ngắn hơn. 

Tia hồng ngoại có từ đâu?

Vì nguồn chính của bức xạ tia hồng ngoại là nhiệt hoặc bức xạ nhiệt, nên bất kỳ vật nào có nhiệt độ  lớn hơn 0°K đều sẽ bức xạ năng lượng hồng ngoại. 

Ngay cả những vật thể mà chúng ta nghĩ là rất lạnh, chẳng hạn như một khối nước đá, cũng phát ra tia hồng ngoại. Khi một vật thể không đủ nóng để phát ra ánh sáng nhìn thấy, nó sẽ phát ra hầu hết năng lượng trong tia hồng ngoại. 

Ví dụ, than nóng có thể không phát ra ánh sáng nhưng nó phát ra bức xạ hồng ngoại mà chúng ta cảm thấy như nhiệt. Vật thể càng ấm thì càng phát ra nhiều bức xạ hồng ngoại. Con người, ở nhiệt độ cơ thể bình thường cũng có thể phát ra bức xạ tia hồng ngoại, mạnh nhất ở bước sóng khoảng 10 micron.

Ngoài ra, còn người ta có thể tạo ra chùm tia hồng ngoại định hướng dùng trong kỹ thuật bằng cách dùng đèn điện dây tóc nhiệt độ thấp hoặc dùng điôt phát quang hồng ngoại. 

Ứng dụng của tia hồng ngoại trong đời sống

Bức xạ hồng ngoại là bước sóng mang năng lượng thấp, nên cơ bản chúng được chọn lọc và  áp dụng rất nhiều trong cuộc sống.

1. Dùng trong các thiết bị điện gia đình 

Ứng dụng phổ thông nhất của tia hồng ngoại đó là trong những đồ vật mà chúng ta sử dụng hằng ngày:

• Sử dụng trong các bộ điều khiển từ xa như điều khiển tivi, điều hòa, điều khiển đèn, dàn âm thanh,…
• Dùng làm bếp điện, lò nướng vi sóng sử dụng bức xạ hồng ngoại để dẫn nhiệt. 
• Đèn cảm ứng: nhận tín hiệu hồng ngoài từ thân nhiệt của con người để hoạt động bật/ tắt đèn.
• Dùng trong phòng tắm hơi làm máy sưởi ẩm. 
• Ứng dụng của tia hồng ngoại trong hệ thống lọc nước,sưởi ấm, sấy khô

2. Thiết bị nhìn đêm

Tia hồng ngoại còn được ứng dụng vào thiết bị nhìn đêm như camera hồng ngoại, đống nhòm, đèn pha,… giúp chúng ta quan sát được trong môi trường có cường độ ánh sáng yếu, được dùng rộng rãi trong quân sự cũng như đời sống hằng ngày.

3. Cảm biến hồng ngoại

Bạn dễ dàng thấy tại các cửa sân bay, trung tâm thương mại, nhà hàng luôn có cửa kính đóng mở tự động từ xa. Đây chính là ứng dụng của cảm biến hồng ngoại. Loại cảm biến này giúp phát hiện sự hiện diện của con người, từ đó kích hoạt hệ thống đóng/mở cửa.

4. Liệu pháp chữa bệnh trong y học

Không giống như tia cực tím – có tác động gây hại đến các mô và tế bào của cơ thể – ánh sáng hồng ngoại giúp các tế bào tự tái tạo hoặc sửa chữa. Chúng còn hỗ trợ cải thiện lưu thông máu, thúc đẩy quá trình chữa lành các mô sâu và giảm đau nhanh hơn.

Vậy trong y học, ánh sáng tia hồng ngoại là một trong những liệu pháp cải tiến để điều trị các căn bệnh đau cấp tính hoặc mãn tính khác nhau, bao gồm đau lưng, viêm khớp, chấn thương nặng, căng cơ, đau cổ, đau lưng, bệnh thần kinh do tiểu đường, viêm khớp dạng thấp, đau khớp thái dương hàm (TMJ), viêm gân, vết thương, đau thần kinh tọa và vết mổ.

Liệu pháp sử dụng các bước sóng ánh sáng nhất định được đưa đến các vị trí bị thương trên cơ thể. Ánh sáng hồng ngoại sẽ thâm nhập vào bên dưới các lớp da, kích thích tái tạo và sửa chữa các mô bị thương, giảm đau và viêm.

Ngoài ra, liệu pháp hồng ngoại rất an toàn và hiệu quả, không có tác dụng phụ. Trên thực tế, ánh sáng hồng ngoại an toàn và được sử dụng ngay cả cho trẻ sơ sinh trong chăm sóc đặc biệt sơ sinh.

5. Thiên văn học hồng ngoại

Đối với lĩnh vực thiên văn học, tia hồng ngoại cũng có những ứng dụng nhất định. Bằng cách sử dụng ánh sáng hồng ngoại trong các kính viễn vọng, hệ thống cảm biến và máy dò trạng thái rắn. Qua đó các nhà thiên văn học có thể quan sát các vật thể trong vũ trụ có phát xạ nhiệt, hồng ngoại.

Những tác hại nguy hiểm của tia hồng ngoại

Ngoài những ứng dụng hữu ích trong bối cảnh cuộc sống hằng ngày, kinh doanh, quân sự và y học, sóng hồng ngoại cực kỳ linh hoạt và tiềm ẩn nhiều nguy hiểm.

1. Có hại cho da

Liều lượng lớn sóng hồng ngoại có thể làm ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, điển hình chính là làm tổn thương da và các mô. Sóng bức xạ hồng ngoại cũng giống như sóng nhiệt. Chùm tia laze bao gồm bức xạ điện từ được khuếch đại cao (ánh sáng nhìn thấy, vi sóng, tia hồng ngoại và các tia khác).

Những tia laser này có thể đủ mạnh để đốt một lỗ xuyên qua kim loại và do đó chắc chắn có thể làm hỏng da thịt. Các tia laser cực mạnh thậm chí đang được quân đội phát triển để sử dụng làm vũ khí.

Ngoài ra như bạn đã biết trong tia sáng mặt trời đều có các tia hồng ngoại, tử ngoại việc này tác động không nhỏ đến đời sống của con người chúng ta, đặt biệt là khi bạn đi dưới thời tiết nắng nóng mà không có biện pháp chống nắng hợp lý.

Hay khi ngồi trên xe ô tô cũng vậy, Đa phần 90% các xe ô tô lúc mua đều được tư vấn Dán phim cách nhiệt để giảm nhiệt độ trong xe, và chống các tia UV, hồng ngoại …

>> Chi tiết tác hại của tia hồng ngoại: Tia hồng ngoại có ảnh hưởng gì đến sức khỏe con người?

2. Gây tổn thương mắt

Những người làm việc trong các ngành công nghiệp tiếp xúc với bức xạ hồng ngoại trong thời gian dài có thể bị tổn thương mắt. Mắt người nhạy cảm với tất cả các bức xạ trong phổ điện từ, đặc biệt nếu bức xạ đó ở mức cường độ rất cao. 

Tiếp xúc với bức xạ điện từ cường độ cao, bao gồm bức xạ hồng ngoại, có thể làm hỏng thủy tinh thể và giác mạc của mắt. Đây là một lý do tại sao nhìn chằm chằm vào mặt trời lại có hại như vậy. Và những người làm việc gần bức xạ cường độ cao phải đeo kính bảo hộ để bảo vệ mắt của mình.

3. Gây hiệu ứng nhà kính

Sóng hồng ngoại có liên quan đến hiệu ứng nhà kính. Bề mặt trái đất và những đám mây phía trên nó hấp thụ bức xạ từ tia mặt trời và phát lại nó dưới dạng bức xạ hồng ngoại trở lại bầu khí quyển. 

Khi không khí trên bề mặt trái đất có nồng độ hơi nước cao, cũng như các nguyên tố như lưu huỳnh và nitơ và các chất hóa học như chlorofluorocarbon, bức xạ hồng ngoại sẽ bị giữ lại gần mặt đất. Điều này khiến nhiệt độ tăng cao và sự thay đổi của các kiểu thời tiết có thể gây hại cho người và động vật.

>> Xem thêm bài viết: Biện pháp thoát khỏi tia hồng ngoại cho nhà kính