Kızılötesi radyasyon (IR) veya kızılötesi ışık, insan gözüyle görülemeyen, ancak ısı olarak hissedebileceğimiz bir tür radyant enerjidir. Evrendeki tüm nesneler bir miktar IR radyasyonu yayar, ancak en belirgin kaynaklardan ikisi güneş ve ateştir.
IR bir tür elektromanyetik radyasyon, atomlar enerjiyi emip sonra serbest bıraktığında üretilen frekansların sürekliliğidir. En yüksekten en düşük frekansa, elektromanyetik radyasyon gama ışınları, X ışınları, ultraviyole radyasyon, görünür ışık, kızılötesi radyasyon, mikrodalgalar ve radyo dalgalarını içerir. Bu tür radyasyon birlikte elektromanyetik spektrumu oluşturur.
NASA'ya göre, İngiliz astronom William Herschel 1800 yılında kızılötesi ışığı keşfetti. Görünür spektrumdaki renkler arasındaki sıcaklık farkını ölçmek için bir deneyde, görünür spektrumun her bir rengi içindeki ışık yoluna termometreler yerleştirdi. Sıcaklıktan maviden kırmızıya bir artış gözlemledi ve görünür spektrumun kırmızı ucunun hemen ötesinde daha sıcak bir sıcaklık ölçümü buldu.
Elektromanyetik spektrumda, kızılötesi dalgalar mikrodalgalarınkinden daha yüksek frekanslarda ve kırmızı görünür ışığın hemen altında, dolayısıyla "kızılötesi" adı altında meydana gelir. California Teknoloji Enstitüsü'ne (Caltech) göre kızılötesi radyasyon dalgaları görünür ışık dalgalarından daha uzundur. IR frekansları yaklaşık 3 gigahertz (GHz) ila yaklaşık 400 terahertz (THz) arasında değişmektedir ve NASA'ya göre bu değerlerin kesin olmamasına rağmen, dalga boylarının 1.000 mikrometre (µm) ile 760 nanometre (2.9921 inç) arasında olduğu tahmin edilmektedir.
Menekşe (en kısa görünür ışık dalga boyu) ile kırmızı (en uzun dalga boyu) arasında değişen görünür ışık spektrumuna benzer şekilde, kızılötesi radyasyonun kendi dalga boyu aralığı vardır. Elektromanyetik spektrumda görünür ışığa daha yakın olan daha kısa "kızılötesine yakın" dalgalar tespit edilebilir ısı yaymaz ve kanalları değiştirmek için TV uzaktan kumandasından boşaltılan dalgalardır. NASA'ya göre elektromanyetik spektrumdaki mikrodalga bölümüne daha yakın olan "uzak kızılötesi" dalgalar, güneş ışığı veya ateşten gelen ısı gibi yoğun ısı olarak hissedilebilir.
IR radyasyonu, ısının bir yerden diğerine aktarılmasının üç yolundan biridir, diğer ikisi konveksiyon ve iletimdir. Yaklaşık 5 derecenin üzerinde bir sıcaklığa sahip olan her şey Kelvin (eksi 450 derece Fahrenheit veya eksi 268 santigrat derece) IR radyasyonu yayar. Tennessee Üniversitesi'ne göre, güneş toplam enerjisinin yarısını IR olarak verir ve yıldızın görünür ışığının çoğu IR olarak emilir ve yeniden yayılır.
Ev kullanımı
Isı lambaları ve tost makineleri gibi ev aletleri, malzemeyi kurutmak ve iyileştirmek için kullanılanlar gibi endüstriyel ısıtıcılar gibi ısıyı iletmek için IR radyasyonu kullanır. Çevre Koruma Ajansı'na göre, akkor ampuller elektrik enerjisi girdilerinin sadece yüzde 10'unu görünür ışık enerjisine dönüştürürken, diğer yüzde 90'ı kızılötesi radyasyona dönüştürülüyor.
Kızılötesi lazerler, birkaç yüz metre veya yarda mesafelerde noktadan noktaya iletişim için kullanılabilir. Kızılötesi radyasyona dayanan TV uzaktan kumandaları, How Stuff Works'e göre ışık yayan bir diyottan (LED) TV'deki bir IR alıcısına kadar IR enerjisi atımlarını vurur. Alıcı, ışık atımlarını bir mikroişlemciye programlanan komutu yerine getirmesini söyleyen elektrik sinyallerine dönüştürür.
Kızılötesi algılama
IR spektrumunun en kullanışlı uygulamalarından biri algılama ve tespit etmektir. Dünya üzerindeki tüm nesneler ısı şeklinde IR radyasyonu yayar. Bu, gece görüş gözlüklerinde ve kızılötesi kameralarda kullanılanlar gibi elektronik sensörler tarafından tespit edilebilir.
Berkeley (UCB) Kaliforniya Üniversitesi'ne göre, böyle bir sensörün basit bir örneği, odak noktasında sıcaklığa duyarlı bir dirence sahip bir teleskop veya termistörden oluşan bolometredir. Bu cihazın görüş alanına sıcak bir cisim girerse, ısı termistör üzerindeki voltajda algılanabilir bir değişikliğe neden olur.
Gece görüş kameraları bolometrenin daha sofistike bir versiyonunu kullanır. Bu kameralar tipik olarak IR ışığına duyarlı şarj bağlı cihaz (CCD) görüntüleme çipleri içerir. CCD tarafından oluşturulan görüntü daha sonra görünür ışıkta çoğaltılabilir. Bu sistemler elde taşınabilir cihazlarda veya giyilebilir gece görüş gözlüklerinde kullanılacak kadar küçük yapılabilir. Kameralar ayrıca hedefleme için bir IR lazeri eklenerek veya eklenmeden silah nişangahları için de kullanılabilir.
Kızılötesi spektroskopi, belirli dalga boylarındaki malzemelerden gelen IR emisyonlarını ölçer. Bir maddenin IR spektrumu, fotonlar (ışık parçacıkları), elektronlar yörüngeler veya enerji seviyeleri arasında geçiş yaparken moleküllerdeki elektronlar tarafından emildiği veya yayıldığı için karakteristik düşüşler ve pikler gösterecektir. Bu spektroskopik bilgi daha sonra maddeleri tanımlamak ve kimyasal reaksiyonları izlemek için kullanılabilir.
Missouri State Üniversitesi fizik profesörü Robert Mayanoviç'e göre, Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi gibi kızılötesi spektroskopi, çok sayıda bilimsel uygulama için oldukça yararlıdır. Bunlar moleküler sistemlerin ve grafen gibi 2D malzemelerin incelenmesini içerir.
Kızılötesi astronomi
Caltech, kızılötesi astronomiyi "evrendeki nesnelerden yayılan kızılötesi radyasyonun (ısı enerjisi) tespiti ve incelenmesi" olarak tanımlamaktadır. IR CCD görüntüleme sistemlerindeki ilerlemeler, IR kaynaklarının uzayda dağılımının ayrıntılı olarak gözlemlenmesine olanak sağlayarak, bulutsular, galaksiler ve evrenin büyük ölçekli yapısındaki karmaşık yapıları ortaya çıkarmıştır.
IR gözleminin avantajlarından biri, görünür ışık yaymayacak kadar soğuk nesneleri algılayabilmesidir. Bu, galaksi boyunca yaygın görünen kuyruklu yıldızlar, asteroitler ve incelikli yıldızlararası toz bulutları da dahil olmak üzere daha önce bilinmeyen nesnelerin keşfedilmesine yol açtı.
IR astronomi özellikle soğuk gaz moleküllerini gözlemlemek ve yıldızlararası ortamdaki toz parçacıklarının kimyasal yapısını belirlemek için kullanışlıdır, diyor Missouri State Üniversitesi'nde astronomi profesörü Robert Patterson. Bu gözlemler, IR fotonlara duyarlı özel CCD dedektörleri kullanılarak gerçekleştirilir.
IR radyasyonunun bir başka avantajı, NASA'ya göre daha uzun dalga boyunun görünür ışık kadar dağılmaması anlamına gelmesidir. Görünür ışık gaz ve toz parçacıkları tarafından emilebilir veya yansıtılabilirken, daha uzun IR dalgaları bu küçük engelleri aşar. Bu özellik nedeniyle IR, ışığı gaz ve toz tarafından gizlenmiş nesneleri gözlemlemek için kullanılabilir. Bu nesneler arasında, bulutsularda veya Dünya galaksisinin merkezinde bulunan yeni oluşan yıldızlar bulunur.
Bu makale 27 Şubat 2019 tarihinde Live Science katılımcısı Traci Pedersen tarafından güncellenmiştir.
