Ứng dụng của tia hồng ngoại trong đời sống, y học, quân sự và làm

Bạn đã từng nghe đến tia hồng ngoại bao giờ chưa? Có lẽ là rồi đúng không. Bởi lẽ đây là loại tia xuất hiện trong rất nhiều lĩnh vực hiện nay, như trường học, y tế, chăm sóc sắc đẹp, điện tử, quân sự,…Vậy tia hồng ngoại là gì? Ứng dụng tia hồng ngoại ra sao? Cùng LabVIETCHEM tìm hiểu về loại tia này nhé.

Tia hồng ngoại là gì?

– Tia hồng ngoại (tên tiếng anh là Infrared ray- tia IR) là một loại năng lượng bức xạ (bức xạ điện từ) mà mắt thường không thể nhìn thấy. Tuy nhiên, chúng ta có thể cảm nhận đượ chúng dưới dạng nhiệt.

– Bước sóng của tia hồng ngoại nằm trong khoảng từ 700 nm – 1 mm và nó dài hơn bước sóng của ánh sáng nhưng lại ngắn hơn bước sóng viba. Cũng chính vì bước sóng của tia hồng ngoại dài như vậy nên chúng ta không thể nhìn thấy được.

Bước sóng của tia hồng ngoại

– Mọi vật thể trong vũ trụ đều phát ra một mức bức xạ IR nào đó, trong đó hai nguồn rõ ràng nhất là mặt trời và lửa.

Lịch sử và các nguồn phát tia hồng ngoại

– Tia hồng ngoại được phát hiện bởi nhà thiên văn học William Herschel vào đầu thế kỷ XIX. Bằng cách dùng lăng kính để tán xạ ánh sáng từ Mặt Trời mà ông đã khám phá ra tia hồng ngoại thông qua sự ghi chép của một nhiệt kế.

– Nguồn phát tia hồng ngoại là nhiệt hoặc bức xạ nhiệt nên mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0° K đều sẽ phát ra bức xạ năng lượng hồng ngoại, kể cả một khối nước đá cũng phát ra năng lượng hồng ngoại.

– Cách tạo ra tia hồng ngoại là dùng đèn điện dây tóc nhiệt độ thấp hoặc diot huỳnh quang hồng ngoại.

Tia hồng ngoại có những loại nào?

Theo phân loại của Mỹ, tia hồng ngoại được chia thành 5 loại, cụ thể như sau:

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.

– Vì tổn thất do suy giảm trong thủy tinh SiO2 là ở mức trung bình nên nó chủ yếu được dùng trong viễn thông sợi quang.

– Các loại máy khuếch đại hình ảnh rất nhạy cảm với vùng quang phổ hồng ngoại gần, ví dụ như camera hồng ngoại ban đêm.

Hồng ngoại sóng ngắn

SWIR, IR-B DIN

1,4-3 µm

100-214 THz

413-886 meV

Xem thêm: Năm nay 20 tuổi là sinh năm bao nhiêu? – Thiên Tuệ

– Hấp thụ trong nước và tăng đáng kể tại 1,45 µm.

– Trong viễn thông đường dài, vùng phổ được dùng hiện nay là dải từ 1,53-1,56 µm là

Hồng ngoại sóng trung

MWIR, IR-C DIN; MidIR hay “intermediate infrared” (IIR)

3-8 µm

37-100 THz

155-413 meV

– Trong công nghệ dẫn đường tên lửa, vùng 3-5 µm là cửa sổ khí quyển, 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, chủ yếu là chùm ống xả của động cơ phản lực.

– Là hồng ngoại nhiệt, nhưng chỉ phát hiện được nhiệt độ hơi cao hơn nhiệt độ cơ thể con người.

Hồng ngoại sóng dài

LWIR, IR-C DIN

8-15 µm

20-37 THz

83-155 meV

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

Hồng ngoại xa

FIR

15-1000 µm

0.3-20 THz

1.2-83 meV

Khí quyển hấp thụ mạnh hồng ngoại xa và ranh giới với vùng vi sóng là các bức xạ vũ trụ 3° K có thể nhìn thấy.

Phân loại tia hồng ngoại theo DIN 5031

Tên gọi

Ký hiệu

Bước sóng μm

Nhiệt độ theo phân bố Wien

Đặc trưng

Hồng ngoại gần

NIR

IR-A

Xem thêm: Thường biến là gì? Nguyên nhân gây ra thường biến – Luật Hoàng Phi

0,78…1,4

> 3700° K

– Phần sóng ngắn của dãy hồng ngoại gần, ranh giới 780 nm xác định theo thị giác của con người đối với phổ ánh sáng của Mặt Trời.

– Hồng ngoại chụp ảnh 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 hồng ngoại gần.

– Ranh giới được coi là vùng hấp thụ mạnh của nước được xác định là 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 hồng ngoại xa và ranh giới với vùng vi sóng là các bức xạ vũ trụ 3° K có thể nhìn thấy.

Một số tính chất của tia hồng ngoại

– Tác dụng nhiệt.

– Tia hồng ngoại có thể gây ra hiện tượng quang điện trong ở chất bán dẫn.

– Có thể tác dụng lên một số loại kính ảnh đặc biệt.

– Tia hồng ngoại có thể biến điệu như sóng điện từ cao tần.

– Tia hồng ngoại tuân theo một số định luật như truyền thẳng, phản xạ và có thể gây ra hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường.

Các ứng dụng của tia hồng ngoại trong thực tế

+> Đo nhiệt độ

Tia hồng ngoại cũng được dùng để đo nhiệt độ trong công nghiệp và phát hiện các vật phát nhiệt trong đêm.

Phát hiện vật thể phát nhiệt trong đêm

+> Phát nhiệt

– Tia hồng ngoại được một số phòng tắm hơi sử dụng để sưởi ẩm. Tuy nhiên, bạn không nên nhìn trực tiếp vào mắt đèn hồng ngoại vì nó sẽ gây ảnh hưởng cho mắt.

– Máy bay đã sử dụng đèn hồng ngoại để làm tan tuyết bám trên cánh máy bay để đảm bảo an toàn.

– Mặt trời phát ra tia hồng ngoại (còn được gọi là tia nhiệt).

Xem thêm: Top 20+ Sơ Đồ Tư Duy Bài Ếch Ngồi Đáy Giếng Tóm Tắt Truyện

Ánh sáng mặt trời có tia hồng ngoại

+> Trong quân sự

– Xác định nhiệt độ của vật thể từ xa nếu chúng là nguồn phát ra các tia thu được. Ứng dụng này dùng để đo nhiệt độ được sử dụng phổ biến trong quân sự để xác định mục tiêu vào ban đêm.

– Các loại vũ khí, tên lửa hiện đại được lắp đầu dẫn hồng ngoại để xác mục tiêu/ động cơ của máy bay, tên lửa khác và phá hủy nó. Và với loại tên lửa tầm nhiệt này, quân đội hay sử dụng các loại pháo nóng sáng khác để đánh lạc hướng nó.

Hệ thống bảo vệ máy bay Nga khỏi tên lửa tầm nhiệt

+> Dùng trong các thiết bị điện tử

– Dùng trong các loại thiết bị điều khiển từ xa như điều khiển tivi, điều khiển quạt, điều khiển điều hòa, ….

– Cảm biến hồng ngoại ở cửa kính của lối ra vào chung cư, trung tâm thương mại, cửa sân bay, nhà hàng,…. đóng mở tự động từ xa. Tuy nhiên, các cảm biến này sẽ gặp khó khăn khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 35 độ C.

Cửa tự động đóng mở

– Các loại phụ kiện điện tử như chuột máy tính có tia hồng ngoại để điều khiển.

– Do ít hao tổn năng lượng nên viễn thông cáp quang sử dụng tia hồng ngoại để truyền tải thông tin.

– Các thiết bị nhìn đêm như camera hồng ngoại, ống nhòm hồng ngoại,… được sử dụng để quan sát các vật thể, chuyển động trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc đêm tối.

Ống nhòm hồng ngoại dùng trong quân sự

+> Trong ngành thiên văn học

Quan sát hồng ngoại có ý nghĩa đặc biệt trong việc phát hiện và nghiên cứu các đối tượng “lạnh”, có nhiệt độ dưới 1000° K và khó có thể nhìn thấy trong các vùng quang phổ khác.

+> Bảo mật tiền và các dữ liệu quan trọng

Tia hồng ngoại được sử dụng trong các thiết bị kiểm tra tiền và những dữ liệu quan trọng như hộ chiếu, chứng chỉ ngân hàng,…Tùy vào mức bảo mật mà chất liệu giấy sẽ được trộn thêm chất tương thích để tạo ra phản ứng khi gặp tia hồng ngoại. Tuy nhiên, tia tử ngoại sẽ mang lại hiệu quả làm việc cao hơn.

+> Trong y học trị liệu

– Làm giảm các tổn thương gây ra bởi bỏng (lạnh, nóng).

– Hỗ trợ điều trị, phòng chống các bướu ác tính, các di chứng sau khi trúng gió.

– Điều trị viêm bàng quang, viêm tuyến tiền liệt, tiểu đêm, tiểu giọt ở người già, các bệnh về tai, mũi, họng, bệnh trĩ, thiếu máu, mất ngủ, mệt mỏi,….

– Tốt cho những người bị bệnh huyết áp cao, thấp, viêm dạ dày, gan, thận, đau thần kinh tọa.

– Làm giảm đau hai vai, nhức lưng, đau thần kinh, hen suyễn và viêm đường hô hấp.

Điều trị các chứng đau nhức lưng

– Điều trị các di chứng do tai nạn giao thông, thần kinh mất thăng bằng, cơ thể có mùi hôi, bệnh da liễu,….

+> Ứng dụng trong làm đẹp

– Tia hồng ngoại có khả năng giúp con người giảm béo: Khi chiếu ánh sáng hồng ngoại vào cơ thể, chất béo dư thừa sẽ được đào thải ra ngoài cơ thể theo đường mồ hôi. Cụ thể, khi chiếu tia hồng ngoại trong 20 – 30 phút thì lượng mồ hôi tiết ra tương đương với quãng đường chạy bộ 10km.

Chiếu tia hồng ngoại giúp đốt mỡ hiệu quả

– Ánh sáng hồng ngoại giúp kích thích và làm tăng sự tiết axit nucleic, tăng cường sự trao đổi chất của sắc tố và chức năng của bạch cầu. Từ đó đẩy mạnh sự tái tạo tế bào và nước thuần khiết, giúp ngăn ngừa các sắc tố, giảm vết đen và làm tăng sự cộng hưởng của các mô tế bào da, tái tạo làn da căng mịn hơn.

Vậy là LabVIETCHEM đã giúp các bạn hiểu thêm khá nhiều vấn đề về tia hồng ngoại phải không nào. Để xem thêm nhiều bài viết hay và bổ ích hơn, các bạn vui lòng truy cập website labvietchem.com.vn và theo dõi với chúng tôi nhé.