Tia hồng ngoại là gì? Ứng dụng và tác hại của tia hồng ngoại

Tia hồng ngoại được phát hiện vào đầu thế kỷ 19, ngày nay thì tia hồng ngoại được ứng dụng rộng rãi trong y học, quân sự…nhưng ngoài ra nó cũng tiềm ẩn những tác hại đến con người chúng ta. Vậy tia hồng ngoại là gì, ứng dụng và tác hại của nó ra sao sẽ được Decalphuongnam giải đáp hết tất cả trong bài viết này nhé!

Tìm hiểu tia hồng ngoại là gì? 

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

William Herschel – Một nhà thiên văn học người Anh, người đã phát hiện ra ánh sáng hồng ngoại vào năm 1800. Trong một thí nghiệm để đo về nhiệt độ chệnh lệch giữa các màu trong quang phổ khả kiến, ông đặt nhiệt kế trong từng màu của quang phổ nhìn thấy được. Kết quả cho ra, ông thấy rằng 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.

Chân dung William Herschel – Người tìm ra tia hồng ngoại

Tất cả các vật thể trong vũ trụ đều phát ra bức xạ IR ở một mức nào đó, trong đó, có hai nguồn phát ra hồng ngoại rõ ràng nhất là mặt trời và lửa.

Đặc điểm 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.

Hình ảnh cho thấy bước sóng của tia hồng ngoại là dài nhất

*Chú thích ảnh

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) có nghĩa rằng năng lượng sẽ giảm dần.

Nhìn vào hình có thể thấy:

• Bước sóng của tia UV ngắn (nhỏ) hơn bước sóng ánh sáng tím (ánh sáng nhìn thấy được) 

• Bước sóng của tia hồng ngoại dài hơn bước sóng của ánh sáng đỏ (ánh sáng nhìn thấy được) 

• Dựa vào đó ta thấy rằng 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. 

Những nguồn nào phát ra tia hồng ngoại?

Vì nguồn chính của để phát ra bức xạ tia hồng ngoại là nhiệt độ hoặc bức xạ nhiệt, nên bất kỳ vật nào có nhiệt độ lớn hơn 0°K (còn gọi là nhiệt độ không tuyệt đối trong nhiệt giai Kelvin) đều sẽ phát ra bức xạ năng lượng hồng ngoại. 

Ngay cả những vật thể mà chúng ta sờ vào thấy là rất lạnh, ví dụ như một khối nước đá, cũng phát ra tia hồng ngoại. Nếu một vật thể không đủ nóng để phát ra ánh sáng nhìn thấy, thì 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 tia hồng ngoại mà chúng ta cảm nhận thấy nhiệt độ nóng. Vật thể mà càng ấm thì càng phát ra nhiều bức xạ hồng ngoại. Cơ thể con người ở nhiệt độ bình thường cũng có thể phát ra tia hồng ngoại, mạnh nhất là ở bước sóng khoảng 10 micron.

Hơn nữa, thì con 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 diode (đi-ốt) phát quang hồng ngoại. 

Ứng dụng thiết thực của tia hồng ngoại

Bước sóng hồng ngoại là bước sóng dài nhất và 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 rộng rãi nhất của tia hồng ngoại đó là trong những đồ vật mà chúng ta sử dụng hằng ngày:

• Được dùng trong các bộ điều khiển từ xa như remote tivi, điều hòa, điều khiển đèn, dàn âm thanh,…

• Sử dụng làm bếp điện hồng ngoại, lò nướng vi sóng sử dụng bức xạ hồng ngoại để dẫn nhiệt. 

• Đèn cảm ứng hồng ngoại: nhận tín hiệu hồng ngoài từ thân nhiệt của con người để hoạt động bật/ tắt đèn.

• Được sử dụng trong phòng tắm hơi làm máy sưởi ẩm. 

• Tia hồng ngoại được ứng dụng trong hệ thống lọc nước,sưởi ấm, sấy khô

2. Được dùng trong các thiết bị nhìn đêm

Tia hồng ngoại còn được ứng dụng ghép nối vào thiết bị nhìn đêm như camera hồng ngoại, ống nhòm, đèn pha,… giúp chúng ta có thể quan sát được trong môi trường có cường độ ánh sáng yếu, ngoài ra còn được ứng dụng rộng rãi trong quân sự.

Được ứng dụng trong các thiết bị nhìn đêm – Camera hồng ngoại

3. Dùng trong các thiết bị cảm biến hồng ngoại

Các bạn sẽ dễ dàng nhìn thấy tại các cửa sân bay, trung tâm thương mại, nhà hàng luôn có cửa kính đóng mở tự động từ xa khi cách vài bước chân. Đây chính là ứng dụng của cảm biến hồng ngoại. Loại cảm biến này giúp phát hiện sự hiện diện của vật thể chuyển động phát ra hồng ngoại, từ đó kích hoạt hệ thống đóng/mở cửa.

4. Được ứng dụng trong y học

Không giống như tia UV – có tác hại đến các mô và tế bào của cơ thể – ánh sáng tia hồng ngoại giúp các tế bào tự tái tạo hoặc tự 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.

Còn trong lĩnh vực 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 của hồng ngoại sẽ xuyên qua vào bên dưới các lớp da, kích thích tái tạo và sửa chữa các mô bị thương, giảm đau và viêm.

Hơn nữa, 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.

5. Được sử dụng trong lĩnh vực thiên văn học

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

Vậy còn tác hại của tia hồng ngoại là gì?

Ngoài những ứng dụng hữu ích được kể trên thì trong trong bối cảnh cuộc sống hằng ngày, kinh doanh, quân sự và y học, sóng hồng ngoại cực kỳ linh hoạt và cũng có những tác hại đối với con người chúng ta.

1. Gây hại cho da

Với mức độ sóng hồng ngoại lớn 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 một sóng nhiệt. Chùm tia laze bao gồm bức xạ điện từ được khuếch đại lên cao cao (ánh sáng nhìn thấy, vi sóng, tia hồng ngoại và các tia khác).

Ngoài tia UVA, UVB gây hại cho da thì tia hồng ngoại IR cũng ảnh hưởng đến da

Những tia laser này có thể đủ mạnh để đốt một lỗ xuyên qua kim loại và cho nên vì thế nó chắc chắn có thể làm hỏng da thịt. Chính vì thế nên trong quân đội thì những tia laser này được sử dụng làm vũ khí.

2. Gây tổn thương mắt

Nếu như chúng ta tiếp xúc với tia hồng ngoại trong thời gian dài có thể bị tổn thương mắt, đặt biệt là những người làm trong những lĩnh vực thường xuyên tiếp xúc với tia hồng ngoại. Mắt người chúng ta 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 ở cường độ cao, bao gồm bức xạ hồng ngoại, có thể làm hỏng thủy tinh thể và giác mạc của mắt. Đó là lý do tại sao nhìn nếu chúng ta 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

Hiệu ứng nhà kính cũng có “sự góp mặt” của tia hồng ngoại gây ra. 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 trong 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, những bức xạ hồng ngoại sẽ bị giữ lại gần mặt đất. Chính vì điều này khiến nhiệt độ tăng cao và sự thay đổi của các kiểu thời tiết có thể gây hại cho người và những sinh vật sống trên mặt đất.

Qua bài viết trên Phương Nam Film hy vọng mọi người có thể hiểu được tia hồng ngoại là gì cũng như những ứng dụng rộng rãi của nó trong đời sống của chúng ta và những tác hại đối với chúng ta.

>>>Xem thêm:

5/5 – (1 bình chọn)