Tia hồng ngoại – Wikipedia tiếng Việt

Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy (mắt người có thể cảm nhận được màu sắc) nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba.

Vùng ánh sáng mà mắt người thường thì nhìn thấy, còn được gọi là ” ánh sáng khả kiến “, có bước sóng từ 380 nm đến 700 nm hay tần số 430 – 790 THz. Bức xạ hồng ngoại được định nghĩa có bước sóng từ 700 nm ( tần số 430 THz ) đến 1 mm ( 300 GHz ) [ 2 ]. Một số sinh vật hoàn toàn có thể nhìn thấy tia hồng ngoại ở vùng gần kề với ánh sáng thường, cũng như trong một số ít thí nghiệm thì có người nhìn thấy đến vùng hồng ngoại 1050 nm [ 3 ] .
camera hồng ngoại nhiệt. Những chỗ có Hình ảnh của một chú chó chụp bằng. Những chỗ có nhiệt độ cao phát ra tia hồng ngoại tần số cao hơn, bộc lộ bằng màu nóng sáng hơn trên hình .

Ảnh chụp ở các bước sóng khác nhau

Tên ” hồng ngoại ” ( 紅外 ) có nghĩa là ” ngoài mức đỏ “, màu đỏ là sắc tố có bước sóng dài nhất trong ánh sáng nhìn thấy .
Tia hồng ngoại được phân loại theo bước sóng thành ba vùng chính, tuy nhiên phân loại Mỹ thì phân loại ra 5 vùng .

Phân loại thông dụng (theo phân loại Mỹ)

Tên

Viết tắt

Bước sóng

Tần số

Năng lượng photon

Đặc trưng

Hồng ngoại gần

NIR, IR-A DIN

750 nm-1,4 µm

214-400 THz

886-1653 meV

Được xác định bởi sự hấp thụ của nước, và thường được sử dụng trong viễn thông sợi quang vì tổn thất do suy giảm trong thủy tinh SiO2 là ở mức trung bình. Các máy khuếch đại hình ảnh rất nhạy cảm với vùng quang phổ này, như trong các thiết bị nhìn đêm.

Hồng ngoại sóng ngắn

SWIR, IR-B DIN

1,4-3 µm

100-214 THz

413-886 meV

Hấp thụ trong nước tăng đáng kể tại 1,45 µm. Dải 1,53-1,56 µm là vùng phổ hiện dùng nhiều trong viễn thông đường dài.

Hồng ngoại sóng trung

MWIR, IR-C DIN; MidIR.[4] Còn gọi là “intermediate infrared” (IIR)

3-8 µm

37-100 THz

155-413 meV

Trong công nghệ dẫn đường tên lửa thì vùng 3-5 µm là cửa sổ khí quyển, trong đó “đầu dò tầm nhiệt” IR thụ động của tên lửa được bố trí để làm việc, dẫn đường vào chỉ dấu hồng ngoại của máy bay mục tiêu, thường là chùm ống xả của động cơ phản lực. Dải này còn được gọi là hồng ngoại nhiệt, nhưng nó chỉ phát hiện được nhiệt độ hơi cao hơn nhiệt độ cơ thể.

Hồng ngoại sóng dài

LWIR, IR-C DIN

8-15 µm

20-37 THz

83-155 meV

vùng của các “ảnh nhiệt”, trong đó các cảm biến có thể hoàn toàn thụ động thu được hình ảnh các đối tượng có nhiệt độ chỉ hơi cao hơn nhiệt độ phòng, ví dụ cơ thể con người, mà không cần ánh sáng chiếu vào từ mặt trời, mặt trăng, hoặc đèn chiếu hồng ngoại. Vùng này còn được gọi là “hồng ngoại nhiệt”.

Hồng ngoại xa

FIR

15-1000 µm

0.3-20 THz

1.2-83 meV

Xem hồng ngoại xa và laser hồng ngoại xa.

Phân loại tia hồng ngoại theo DIN 5031[5]

Tên gọi
Ký hiệu
Bước sóng
μm
Nhiệt độ
theo phân
bố Wien
Ghi chú

Hồng ngoại gần
NIR
IR-A
0,78…1,4
> 3700° K

• Phần sóng ngắn của dãy NIR, ranh giới 780 nm xác định theo thị giác của con người đối với phổ ánh sáng Mặt Trời.
• Hồng ngoại chụp ảnh (ảnh màu hồng ngoại, ColorInfraRed CIR) là 0,7-1,0 µm. Phim chụp ảnh có thể hấp thụ dải này.

IR-B
1,4…3,0

• Phần sóng dài của NIR
• Ranh giới được coi là vùng hấp thụ mạnh của nước ở 1,45 μm.

Hồng ngoại giữa
MIR
IR-C
3…50
1000…60° K

• Phạm vi của các bức xạ nhiệt ở nhiệt độ trên mặt đất

Hồng ngoại xa
FIR
50…1000
< 3° K

• Khí quyển hấp thụ mạnh ở đây, ranh giới với vùng vi sóng là các bức xạ vũ trụ 3° Kelvin có thể nhìn thấy.

Nguồn phát tia hồng ngoại[sửa|sửa mã nguồn]

Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0 ° K đều phát ra tia hồng ngoại .Ví dụ : Đèn LED màu đỏ, đèn của ổ cắm điện [ 5 ], remote, camera IR ( Hồng ngoại ), Máy thu phát sóng hồng ngoại [ 6 ] .
Tia hồng ngoại có đặc thù cơ bản sau :

• Tác dụng nhiệt
• Có thể gây ra hiện tượng quang điện trong ở chất bán dẫn
• Có thể tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt.
• Có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần.
• Tia hồng ngoại tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, và cũng gây được hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.

Đo nhiệt độ[sửa|sửa mã nguồn]

Việc thu nhận và đo đạc tia hồng ngoại hoàn toàn có thể giúp xác lập nhiệt độ của vật từ xa, nếu chúng là nguồn phát ra những tia thu được. Hình chụp trong phổ hồng ngoại gọi là hình ảnh nhiệt, hay trong trường hợp vật rất nóng trong NIR hay hoàn toàn có thể thấy được gọi là phép đo nhiệt .Kỹ thuật đo nhiệt độ bằng hồng ngoại được dùng hầu hết trong quân sự chiến lược, và ứng dụng công nghiệp. Kỹ thuật này hiện cũng đang được ứng dụng và dần quen thuộc với thị trường dân sự như : máy ảnh trên xe hơi ; tùy thuộc vào giá thành của những loại sản phẩm có được giảm mạnh hay không .

Tia hồng ngoại được dùng trong đèn hồng ngoại sưởi trực tiếp lên cơ thể, và bố trí ở một số phòng tắm hơi. Tuy nhiên cần lưu ý không nhìn vào các đèn này vì mắt không điều tiết được độ mở sáng theo tia hồng ngoại, chúng có thể gây mù mắt[6]. Tia hồng ngoại có thể được dùng làm tan tuyết trên cánh máy bay.

Một lượng lớn năng lượng mặt trời là nằm trong vùng hồng ngoại. Các vật nóng cỡ vài trăm độ C như lò sưởi, nhà bếp cũng phát ra bức xạ vật đen có cực lớn ở vùng hồng ngoại. Do vậy tia hồng ngoại còn được gọi là tia nhiệt .

Kỹ thuật hồng ngoại trong quân sự chiến lược[sửa|sửa mã nguồn]

Kỹ thuật hồng ngoại rất quan trọng với ngành quốc phòng. Những tên lửa không đối không cự ly gần mà máy bay chiến đấu sử dụng đều có dùng tia hồng ngoại dẫn đường, thường gọi là ” tên lửa tầm nhiệt ” hay tên lửa dẫn hướng hồng ngoại. Đầu tên lửa lắp thiết bị đầu dò hồng ngoại, tên lửa tự động hóa bám sát luồng hơi nóng từ động cơ máy bay để tìm đến đích .Để chống lại tên lửa tầm nhiệt thì máy bay sắp xếp những quả pháo nóng sáng, tung ra khi phát hiện có tên lửa. Nó dẫn đến cuộc đua, một mặt là tăng năng lực nhận dạng bằng ảnh hồng ngoại cho tên lửa, mặt khác là sử dụng cùng với những dạng dẫn hướng khác .Trong cuộc chiến tranh vùng Vịnh 1991, để đối phó với tên lửa Skud của Iraq, Mỹ dùng đến vệ tinh trinh thám. Trên vệ tinh có lắp kính viễn vọng và 6000 thành phần dò hồng ngoại. Khi mở màn phóng tên lửa Skud, luồng hơi nóng ở đuôi tên lửa bị vệ tinh phát hiện, truyền số liệu về TT ở mặt đất, giám sát tiềm năng để phóng tên lửa Patriot phá huỷ tên lửa Skud ở trên không .

Điện tử tinh chỉnh và điều khiển[sửa|sửa mã nguồn]

Các tinh chỉnh và điều khiển xa ( remote control )[sửa|sửa mã nguồn]

Các điều khiển xa, thường gọi là “remote control”, phần lớn dùng tia hồng ngoại để điều khiển ti vi, dàn âm thanh/hình ảnh, quạt,…

Một biến thể gia dụng ăn theo là ” Đèn chiếu sáng LED tinh chỉnh và điều khiển từ xa hồng ngoại “, bật tắt bằng bất kể ” remote control ” nào trong những loại trên .

Tự động bật tắt thiết bị[sửa|sửa mã nguồn]

Tại những nơi công cộng như trường bay, nhà ga, shop, bệnh viện, nhà riêng, … thì việc tự động hóa đóng Open, bật tắt đèn, vòi nước, … triển khai bằng cảm ứng hồng ngoại ( mắt thần ) nhận ra người hoặc vật hoạt động trải qua nhiệt độ cao hơn xung quanh. Tuy nhiên nếu chỉ dùng cảm ứng hồng ngoại thì hoạt động giải trí cảm ứng dễ lỗi khi nhiệt độ môi trường tự nhiên cao hơn 35 °C .Các mắt thần này dùng diode quang loại đảm nhiệm hồng ngoại để cảm ứng. Mắt dùng 1 diode thì cảm nhận gần và hẹp, mắt dùng nhiều diode thì mỗi diode giám sát một góc đặc nhất định, và nâng khoảng cách cảm nhận đến 3-5 m .

Phụ kiện thiết bị vi tính[sửa|sửa mã nguồn]

Một số chuột quang cũng dùng tia hồng ngoại, tuy nhiên chuột này cần có thêm LED báo ” có cấp nguồn ” .Tia hồng ngoại cũng được dùng để truyền tải thông tin trong mạng nhỏ, ví dụ như từ máy tính sang máy tính, máy tính sang điện thoại thông minh, điện thoại thông minh với điện thoại cảm ứng … hoặc những thiết bị gia dụng khác. Tuy nhiên khoảng cách truyền ngắn và dễ nhiễu .
Cảnh nhìn đêm hai binh sĩ Mỹ trong cuộc cuộc chiến tranh Iraq năm 2003 . Ống kính nhìn đêm NSPU ( 1PN34 ) 3.5 x lắp vào súng AK-74 loại AKS-74UTia hồng ngoại gần và trung được dùng trong viễn thông cáp quang, do có tổn hao nhỏ, cũng như do công nghệ tiên tiến sản xuất linh phụ kiện phát và thu tín hiệu pháp luật .

Bảng băng tần viễn thông IR

Băng
Mô tả
Dải sóng

O band

Original

1260–1360 nm

E band

Extended

1360–1460 nm

S band

Short wavelength

1460–1530 nm

C band

Conventional

1530–1565 nm

L band

Long wavelength

1565–1625 nm

U band

Ultralong wavelength

1625–1675 nm

Thiết bị nhìn đêm[sửa|sửa mã nguồn]

Thiết bị nhìn đêm là thiết bị quang học-điện tử thực hiện quan sát được môi trường quan tâm trong điều kiện đêm tối hay có ánh sáng cực yếu. Thiết bị thu nhận tia hồng ngoại bằng các ống kính quang học và hiện hình ảnh trên màn hình điện tử.[7][8] Chúng được chia ra ba loại chính:

1. Thiết bị “hồng ngoại gần bị động“: Thu nhận ánh sáng ở vùng nhìn thấy và hồng ngoại gần rồi khuếch đại, cho ra ảnh đơn sắc. Chúng có tầm quan sát xa, và được chế thành kính ngắm bắn tỉa, kính nhìn đêm trong quân sự cho phi công, xe tăng, biệt kích, điều tra viên,…
2. Thiết bị “hồng ngoại nhiệt bị động“: Là camera quan sát thu nhận ánh sáng ở vùng hồng ngoại nhiệt hay hồng ngoại xa, hiện trên màn hình theo thang nhiệt độ thiên nhiên. Chúng được dùng trong trinh sát, bảo vệ,… hoặc trong nghiên cứu hoạt động ban đêm của động vật, như trong ảnh minh họa chú chó.
3. Thiết bị “hồng ngoại gần chủ động“: Là camera quan sát hồng ngoại có gắn kèm LED phát bức xạ hồng ngoại, tức là chủ động về nguồn chiếu sáng nhưng không để cho mắt thường nhìn thấy. Chúng có tầm quan sát gần và được sử dụng phổ biến trong hoạt động dân sự, như trong thị trường Việt Nam hiện nay.

Trong hoạt động giải trí thực tiễn hoàn toàn có thể dùng đến đèn pha hồng ngoại chiếu sáng vùng quan sát để thu nhận hình ảnh rõ hơn, như trong hoạt động giải trí bảo vệ biên giới ở Mỹ chống lại người di cư lậu. [ 9 ]
Ảnh vòng xoáy thiên hà chụp ở hồng ngoại bước sóng 2 μm

Nghiên cứu thiên văn[sửa|sửa mã nguồn]

Trong thiên văn học quan sát hồng ngoại đặc biệt quan trọng có ý nghĩa trong phát hiện và điều tra và nghiên cứu những đối tượng người tiêu dùng ” lạnh ” có nhiệt đô dưới 1.000 ° K, và khó hoàn toàn có thể nhìn thấy trong vùng quang phổ khác, hoặc những đối tượng người dùng ở trong hoặc phía sau một đám mây liên sao. [ 10 ] [ 11 ]Ngoài ra, quan sát phổ hồng ngoại được dùng trong nghiên cứu và phân tích đặc thù của những đối tượng người tiêu dùng bất kể. Một số vật chất ở những sao được phát hiện nhờ vào quang phổ hồng ngoại, ví dụ, phát hiện khí metan trên hành tinh của hệ ngôi sao 5 cánh cố định và thắt chặt HD 189733 .

Bảo mật tiền và tài liệu quý[sửa|sửa mã nguồn]

Bảo mật tài liệu dùng tia hồng ngoại thực hiện cho tài liệu quan trọng như hộ chiếu, tiền hay chứng chỉ ngân hàng… Tùy theo mức bảo mật mà khi chế tạo giấy được trộn chất có phản ứng xác định với dải tia hồng ngoại nhất định. Ở mức phức tạp thì xếp đặt chất đó theo ký hiệu xác định. Các máy kiểm tra dùng đèn hồng ngoại có khoảng phổ đã thiết kế chiếu lên giấy sẽ làm rõ những yếu tố bảo mật có hay không.

Bảo mật này đang được vận dụng cho đồng euro. Hộ chiếu Anh thì dùng huỳnh quang hồng ngoại của methylene xanh. Tuy nhiên việc dùng tia hồng ngoại dễ gặp lỗi quan sát hơn so với việc dùng tia tử ngoại [ 12 ]
Sự mày mò ra tia hồng ngoại thường được cho là công lao của William Herschel, nhà thiên văn học đầu thế kỷ XIX. Herschel dùng lăng kính để tán xạ ánh sáng từ Mặt Trời và tò mò ra tia hồng ngoại, nằm ngoài vùng ánh sáng khả kiến gần phần ánh sáng đỏ, trải qua sự ghi chép trên một nhiệt kế .

Source: https://mix166.vn
Category: Công Nghệ