La radiación infrarroja (IR), o luz infrarroja, es un tipo de energía radiante que es invisible para los ojos humanos pero que podemos sentir como calor. Todos los objetos en el universo emiten cierto nivel de radiación IR, pero dos de las fuentes más obvias son el sol y el fuego.
IR es un tipo de radiación electromagnética, un continuo de frecuencias producidas cuando los átomos absorben y luego liberan energía. De mayor a menor frecuencia, la radiación electromagnética incluye rayos gamma, rayos X, radiación ultravioleta, luz visible, radiación infrarroja, microondas y ondas de radio. Juntos, estos tipos de radiación forman el espectro electromagnético.
El astrónomo británico William Herschel descubrió la luz infrarroja en 1800, según la NASA. En un experimento para medir la diferencia de temperatura entre los colores en el espectro visible, colocó termómetros en el camino de la luz dentro de cada color del espectro visible. Observó un aumento de la temperatura de azul a rojo, y encontró una medición de temperatura aún más cálida justo más allá del extremo rojo del espectro visible.
Dentro del espectro electromagnético, las ondas infrarrojas se producen a frecuencias superiores a las de las microondas y justo debajo de las de la luz roja visible, de ahí el nombre de "infrarrojos". Las ondas de radiación infrarroja son más largas que las de luz visible, según el Instituto de Tecnología de California (Caltech). Las frecuencias IR varían desde aproximadamente 3 gigahercios (GHz) hasta aproximadamente 400 terahercios (THz), y se estima que las longitudes de onda oscilan entre 1,000 micrómetros (µm) y 760 nanómetros (2,9921 pulgadas), aunque estos valores no son definitivos, según la NASA.
Similar al espectro de luz visible, que varía desde el violeta (la longitud de onda de luz visible más corta) hasta el rojo (la longitud de onda más larga), la radiación infrarroja tiene su propio rango de longitudes de onda. Las ondas más cortas de "infrarrojo cercano", que están más cerca de la luz visible en el espectro electromagnético, no emiten calor detectable y son las que se descargan del control remoto de un televisor para cambiar los canales. Las ondas más largas de "infrarrojo lejano", que están más cerca de la sección de microondas en el espectro electromagnético, se pueden sentir como un calor intenso, como el calor de la luz solar o el fuego, según la NASA.
La radiación IR es una de las tres formas en que el calor se transfiere de un lugar a otro, las otras dos son convección y conducción. Todo con una temperatura superior a alrededor de 5 grados Kelvin (menos 450 grados Fahrenheit o menos 268 grados Celsius) emite radiación IR. El sol emite la mitad de su energía total como IR, y gran parte de la luz visible de la estrella es absorbida y reemitida como IR, según la Universidad de Tennessee.
Usos del hogar
Los electrodomésticos, como las lámparas de calor y las tostadoras, usan radiación IR para transmitir calor, al igual que los calentadores industriales, como los que se usan para secar y curar materiales. Según la Agencia de Protección Ambiental, las bombillas incandescentes convierten solo alrededor del 10 por ciento de su aporte de energía eléctrica en energía de luz visible, mientras que el otro 90 por ciento se convierte en radiación infrarroja.
Los láseres infrarrojos se pueden usar para comunicaciones punto a punto en distancias de unos pocos cientos de metros o yardas. Los controles remotos del televisor que dependen de la radiación infrarroja disparan pulsos de energía IR desde un diodo emisor de luz (LED) a un receptor IR en el televisor, de acuerdo con How Stuff Works. El receptor convierte los pulsos de luz en señales eléctricas que le indican a un microprocesador que ejecute el comando programado.
Detección infrarroja
Una de las aplicaciones más útiles del espectro IR es la detección y detección. Todos los objetos en la Tierra emiten radiación IR en forma de calor. Esto puede ser detectado por sensores electrónicos, como los utilizados en gafas de visión nocturna y cámaras infrarrojas.
Un ejemplo simple de tal sensor es el bolómetro, que consiste en un telescopio con una resistencia sensible a la temperatura, o termistor, en su punto focal, según la Universidad de California, Berkeley (UCB). Si un cuerpo cálido entra en el campo de visión de este instrumento, el calor provoca un cambio detectable en el voltaje a través del termistor.
Las cámaras de visión nocturna utilizan una versión más sofisticada de un bolómetro. Estas cámaras suelen contener chips de imágenes de dispositivos acoplados a carga (CCD) que son sensibles a la luz IR. La imagen formada por el CCD se puede reproducir en luz visible. Estos sistemas se pueden hacer lo suficientemente pequeños como para ser utilizados en dispositivos de mano o gafas de visión nocturna portátiles. Las cámaras también se pueden usar para miras con o sin la adición de un láser IR para apuntar.
La espectroscopía infrarroja mide las emisiones IR de materiales a longitudes de onda específicas. El espectro IR de una sustancia mostrará caídas y picos característicos a medida que los fotones (partículas de luz) son absorbidos o emitidos por los electrones en las moléculas a medida que los electrones hacen la transición entre órbitas o niveles de energía. Esta información espectroscópica se puede utilizar para identificar sustancias y controlar las reacciones químicas.
Según Robert Mayanovic, profesor de física en la Universidad Estatal de Missouri, la espectroscopía infrarroja, como la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), es muy útil para numerosas aplicaciones científicas. Estos incluyen el estudio de sistemas moleculares y materiales 2D, como el grafeno.
Astronomía infrarroja
Caltech describe la astronomía infrarroja como "la detección y el estudio de la radiación infrarroja (energía térmica) emitida por los objetos en el universo". Los avances en los sistemas de imágenes IR CCD han permitido una observación detallada de la distribución de fuentes IR en el espacio, revelando estructuras complejas en nebulosas, galaxias y la estructura a gran escala del universo.
Una de las ventajas de la observación IR es que puede detectar objetos que son demasiado fríos para emitir luz visible. Esto ha llevado al descubrimiento de objetos previamente desconocidos, como cometas, asteroides y nubes de polvo interestelar tenues que parecen prevalecer en toda la galaxia.
La astronomía IR es particularmente útil para observar moléculas frías de gas y para determinar la composición química de las partículas de polvo en el medio interestelar, dijo Robert Patterson, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Missouri. Estas observaciones se realizan utilizando detectores CCD especializados que son sensibles a los fotones IR.
Según la NASA, otra ventaja de la radiación IR es que su longitud de onda más larga significa que no se dispersa tanto como la luz visible. Mientras que la luz visible puede ser absorbida o reflejada por partículas de gas y polvo, las ondas IR más largas simplemente rodean estas pequeñas obstrucciones. Debido a esta propiedad, el IR se puede usar para observar objetos cuya luz está oscurecida por el gas y el polvo. Dichos objetos incluyen estrellas recién formadas incrustadas en nebulosas o en el centro de la galaxia de la Tierra.
Este artículo fue actualizado el 27 de febrero de 2019 por el colaborador de Live Science, Traci Pedersen.
