الأشعة تحت الحمراء هي أشعة لا يمكن أن تُرى بالعين البشرية بطريقة عادية. اكتشفها عالم بريطاني عام 1800 يدعى وليام هيرتشيل. لها العديد من الفوائد، ولها أيضًا أضرار. يتم الخلط كثيرًا بين أنواع الأشعة الضوئية، ومن فيهم المرئي، وما هو الفرق بينهم. إنما هنا ستساعدك تلك السطور على فهم الأشعة تحت الحمراء بشكل أبسط، ومعرفة خواصها واستخداماتها العديدة.
استكشف هذه المقالة
الأشعة تحت الحمراء والفوق بنفسجية
تعد الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة الكهرومغناطيسية. وهذه الطاقة تأتي إلينا عن طريق شعاع الضوء، الذي ينقسم إلى ثلاث أنواع من الأشعة الضوئية. وهم الأشعة تحت الحمراء بنسبة تقدر 51% من إجمالي شعاع الضوء. والأشعة المرئية بنسبة 2% من إجمالي شعاع الضوء. أما 47% للأشعة الفوق بنفسجية. تختلف الأشعة فوق البنفسجية عن الأشعة تحت الحمراء، في أن الأولى تُرى بالعين البشرية، أما الثانية لا تُرى بالعين العادية. أيضًا يختلفون في الطول الموجي لكل منهم، فالأشعة تحت الحمراء يقترب طولها الموجي من 0.70 و300 ميكرو متر، ويتراوح ترددها من 1 إلى 400 تيرا هرتز. ولا تستطيع العين رؤيتها ولكن يستطيع الجسد الشعور بالقدرة الحرارية لها. أما الأشعة فوق البنفسجية طولها الموجي قصير جدًا يصل إلى 290 نانوميتر، مع تردد أعلى بكثير من الأشعة تحت الحمراء. ولذلك هي الأقدر على اختراق المادة بصورة سهلة.
الأشعة تحت الحمراء القريبة والبعيدة
الإشعاع الضوئي الكهرومغناطيسي يتكون من سبعة أطياف ضوئية مختلفة في التردد والطول الموجي لكل منهم. وهم أشعة الراديو، الميكرويفية، الأشعة تحت الحمراء، أشعة الضوء المرئي، الأشعة فوق البنفسجية، وأشعة جاما. ويمكن ترتيبهم على شريط، يزيد الطول الموجي من الأشعة فوق البنفسجية إلى أشعة الراديو، وبالعكس يقل التردد بالتدريج. الأشعة تحت الحمراء ليس لديها طول موجي ثابت فقد يزيد أو يقل، وهذا يسبب ظاهرة القرب والبعد. فلو كان الطول الموجي قليل ويقترب من الأشعة الميكرويفية، سميت الأشعة القريبة. وإذا زاد الطول الموجي تسمى الأشعة تحت الحمراء البعيدة ويكون أقرب إلى الضوء المرئي.
جهاز الأشعة تحت الحمراء
هو عبارة عن مصباح كهربائي يستخدم في الأساس لإنتاج الحرارة. وفي العموم أي مصباح كهربي غالبًا ينتج 10% ضوء مرئي و90% أشعة تحت الحمراء. ويتميز مصباح الأشعة تحت الحمراء عن غيره من المصابيح بوجود فلتر يقلص الضوء المرئي الناتج من المصابيح الحرارية ويحولها إلى كمية أكبر من الأشعة تحت الحمراء. وتستخدم هذه المصابيح في العديد من الأجهزة. مثل أجهزة المحمول، حيث تستخدم لنقل البيانات عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية دون استخدام أي أسلاك أو أدوات توصيل بين جهازين إلكترونيين، وتدعى خاصية IR. أيضًا تستخدم أجهزة الأشعة تحت الحمراء في التسخين مثل المصابيح الكبيرة التي تستخدم كدفايات في الشتاء، أو كسخانات في المساحات الكبيرة لحمامات السباحة. حيث تجد الكثير من الأضواء في بعض حمامات السباحة، حتى أثناء النهار، وهي في الأساس ليست للإضاءة بل لتدفئة المياه.
بعض استخدامات الأشعة تحت الحمراء في الحياة العملية
هناك العديد من الاستخدامات للأشعة تحت الحمراء في حياتنا العملية. وأقرب هذه الاستخدامات في محمصة الخبز، كما توجد في الميكروويف أيضًا. وكلاهما يعمل عن طريق الأشعة تحت الحمراء التي تتكثف لتنتج درجة حرارة هائلة قادرة على تسخين الطعام بسرعة كبيرة جدًا. وتعد هذه الطريقة موفرة جدًا في الغاز بدلًا عملية الطبخ العادية.
أيضًا هناك خاصية وتطبيق عملي على الأشعة تحت الحمراء شديد الأهمية، وهو كشف الأجسام الحرارية والشعور بها. فهناك نوع من النظارات يدعى النظارات الليلية، وتراها كثيرًا مع أدوات الجنود في الأفلام. وهذه النظارات حقيقة وليست خيال، حيث تعمل عن طريق جهاز يدعى فالبولومتر وهو جهاز حساس للحرارة، مما يجعل العامل الأساسي في الرؤية هي الحرارة وليس الضوء. ومن هنا ترسم هذه النظارات شكلًا مماثلًا للحقيقة، عن طريق استشعار الأشعة تحت الحمراء للأجسام المادية.
الأشعة تحت الحمراء للتحكم عن بعد
استخدام وتطبيق عملي أخر نستخدمه في بيوتنا، وهو جهاز إرسال التلفاز عن بعد. كل مفتاح من مفاتيح هذا الجهاز يرسل نبضات معينة مختلفة عن بقية المفاتيح. هذه النبضات عبارة عن أشعة تحت حمراء، فيستقبل معالج التلفاز هذه الموجات الكهرومغناطيسية ويحولها إلى أمر، مثل أن يغير القناة أو يرفع الصوت وهكذا. ويصل أحيانًا مدى إرسال الموجات الكهرومغناطيسية للأشعة تحت الحمراء إلى مئات من الأمتار. ومن خلال هذه الخاصية يمكن إرسال واستقبال العديد من الإشارات في مدى واسع.
ولكن هناك عدة مشاكل تواجه هذا التطبيق، لأن المدى هذه الأجهزة قصير لا يتخطى الخمسة عشر مترًا. بمعنى أنه لو ابتعد جهاز الإرسال عن جهاز الاستقبال مسافة تزيد عن 15 متر، لا تصل النبضات بصورة سليمة. بل والأكثر من ذلك أن المدى لا يخترق الجدار أو العوائق، فهو يحتاج أن يكون موجه بصورة مباشرة نحو جهاز الاستقبال. أيضًا هناك الكثير من التشويش على أجهزة الاستقبال من كل مصادر الضوء المحيطة بالمستقبِل. ولكنه يحتوي على فلتر ضوئي فلا يستقبل إلا طول موجي واحد، ويكون غالبًا 980 نانوميتر.
الأشعة تحت الحمراء للتنحيف
هناك أجهزة للأشعة تحت الحمراء مخصصة للتنحيف. وهذه العملية تدعى التدليك بالأشعة. شكل هذا الجهاز يماثل التابوت أو الكابينة، يوضع داخله الشخص ويرتدي نظارة مخصصة لحماية العين، ومن ثم يغلق الصندوق. يعمل هذا الصندوق من الداخل على اختراق الجلد مسافة من 1 إلى 3 بوصات، وتعمل الأشعة على تدليك العضلات بواسطة الحرارة وتفتيت الدهون السليلوزية. مما يجعل الدورة الدموية تعمل بجد، وتحدث عملية تكسر للخلايا الضعيفة الميتة والدهون الصعبة، ومن ثم يتم التخلص منهم عن طريق الكبد.
الأشعة تحت الحمراء للعلاج الطبيعي
في الآونة الحديثة بدأت شركات المنتجات الرياضية في تطوير مستواها. وكان هذا التطوير عن طريق إضافة الأشعة تحت الحمراء إلى أجهزة التدليك الخاصة بالعضلات. هذه الأجهزة تعمل عن طريق موتور يصدر نبضات تقوم بالضغط على الجسم. وكخاصية حديثة أدخلوا الحرارة في عملية التدليك، حيث أنها تعطي مفعول أفضل مع بعضهما البعض.
أضرار الأشعة تحت الحمراء
هناك أضرار ليست بالسهلة تسببها الأشعة تحت الحمراء. فلو زاد تركيزها على العين، سيضعف النظر بصورة سريعة جدًا. والأكثر من ذلك لو تعرضت العين بصورة مباشرة لهذه الأشعة، فإن هذا سيتسبب فورًا في احتراق الشبكية ويؤدي إلى العمى.
أيضًا هناك ضرر جسيم على الجلد لو زاد تركيز الأشعة تحت الحمراء عليه. الجلد البشري لن يتحمل كمية الحرارة، وسيبدأ في الاحتراق فورًا والتلف. ومن الممكن أن يتسبب في تشوهات.
هناك أيضًا احتمالية كبيرة لحدوث جفاف لمستخدمي الساونا، التي تنتج حرارتها عن طريق الأشعة تحت الحمراء. لأن كمية المياه والعرق التي يفقدهم الجسم يسبب تفتح للمسام وخروج الأملاح المعدنية من الجسم.
ختام
في الأخير الأشعة تحت الحمراء تعد واحدة من أهم الاكتشافات في العصر الحديث، واستخداماتها ليس لها حدود. وفي القريب العاجل سيتطور العلم أكثر لتظهر استخدامات أكثر تطورًا لهذه الأشعة. لكن دائمًا كن على يقظة في استخدامها، لأنها قد تكون مضرة بشدة مع الاستعمال دون دراية.
أضف تعليق