Kızılötesi Işık

Kızılötesi radyasyon (IR) veya kızılötesi ışık, insan gözüyle görünmeyen ancak ısı olarak hissedebildiğimiz bir tür radyant enerjidir. Evrendeki tüm nesneler bir miktar IR radyasyon yayar.

IR, bir tür elektromanyetik radyasyon türüdür, atomlar absorbe ettiğinde ve daha sonra enerjiyi salıverdiğinde üretilen frekansların sürekliliğidir. Elektromanyetik radyasyon, en yüksekten en düşük frekansa kadar, gama ışınları, X ışınları, ultraviyole radyasyon, görünür ışık, kızılötesi radyasyon, mikrodalgalar ve radyo dalgaları içerir ve bu tür radyasyonlar elektromanyetik spektrumu oluşturur.

Elektromanyetik spektrum içinde kızılötesi dalgalar, mikrodalgaların üzerindeki ve kırmızı görünür ışığın hemen altındaki frekanslarda meydana gelir, bu nedenle "kızılötesi" adı verilir. 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. NASA'ya göre, bu değerler kesin olmasa da, 1000 mikrometre ve 760 nanometre (2.9921 inç) arasında olduğu tahmin edilmektedir.

Mordan (en kısa görünen ışık dalga boyu) kırmızıya (en uzun dalga boyu) kadar değişen görünür ışık spektrumuna benzer şekilde, kızılötesi radyasyon kendi dalga boylarına sahiptir.

IR radyasyonu, ısının bir yerden bir yere aktarıldığı üç yoldan biridir, diğer ikisi ise konveksiyon ve iletmedir. Yaklaşık 5 derecenin üzerindeki bir sıcaklığa sahip her şey 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.

Isı lambaları ve tost makineleri gibi ev aletleri, malzemeleri kurutmak ve endüstriyel ısıtıcılar gibi ısı iletmek için IR radyasyon kullanılır. Akkor ampuller, elektrik enerjisi girişlerinin yalnızca yüzde 10'unu görünür ışık enerjisine dönüştürürken, diğer yüzde 90'ı Çevre Koruma Ajansı'na göre kızılötesi radyasyona dönüştürülür.

Kızılötesi lazerler, birkaç yüz metrelik mesafelerde noktadan noktaya iletişim için kullanılabilir. Infrared radyasyona dayanan TV uzaktan kumandaları, How Stuff Works'e göre, ışık yayan bir diyottan (LED) TV'deki bir IR alıcısına IR enerjisi sinyalleri gönderir. Alıcı, ışık atımlarını elektrik sinyallerine dönüştürür.

IR spektrumunun en kullanışlı uygulamalarından biri algılama ve tespit etmedir. Dünyadaki tüm nesneler, ısı şeklinde IR radyasyonu yayar.  Gece görüş gözlüğü ve kızılötesi kameralarda kullanılanlar gibi elektronik sensörlerle geliştirilmiş cihazlar yapılmaktadır.

Kaliforniya Üniversitesi Berkeley'e (UCB) göre, böyle bir sensörün basit bir örneği, odak noktasında, sıcaklığa duyarlı rezistörlü bir teleskoptan veya termistörden ve bir teleskoptan oluşan bolometredir.

Gece görüş kameraları, bir bolometrenin daha karmaşık bir versiyonunu kullanır. Bu kameralar tipik olarak IR ışığa duyarlı olan (CCD) görüntüleme cihazlarıdır. Bu sistemler elde tutulan cihazlarda veya giyilebilir gece görüş gözlüklerinde kullanılabilecek kadar küçük yapılabilir.

Kızılötesi spektroskopisi, belirli dalga boylarında malzemelerden IR emisyonlarını ölçer. Bir maddenin IR spektrumu, fotonlar (ışık parçacıkları) moleküllerdeki elektronlar tarafından absorbe edildiğinde ya da yayıldığında, elektronlar yörüngeler veya enerji seviyeleri arasında geçiş yaparken, moleküler daldırma ve tepe noktalarını gösterecektir. Bu spektroskopik bilgi daha sonra maddeleri tanımlamak ve kimyasal reaksiyonları izlemek için kullanılabilir.Bunlar, moleküler sistemler ve grafen gibi 2D materyallerin çalışılmalarını da kapsamaktadır.

Caltech kızılötesi astronomiyi “evrendeki nesnelerden yayılan kızılötesi radyasyonun (ısı enerjisi) tespiti ve incelenmesi” olarak tanımlamaktadır. IR CCD görüntüleme sistemlerindeki gelişmeler, IR kaynaklarının uzaydaki dağılımını ayrıntılı olarak gözlemleyerek, nebula, galaksilerdeki karmaşık yapıları ve evrenin büyük ölçekli yapısını ortaya çıkarmıştır.

IR gözleminin avantajlarından biri, görünür ışık yayması için çok serin olan nesneleri tespit edebilmesidir. Bu, galaksi boyunca yaygın görünen kuyruklu yıldızlar, asteroitler ve ince yıldızlararası toz bulutları da dâhil olmak üzere önceden bilinmeyen nesnelerin keşfedilmesine yol açmıştır.

Missouri State University'de astronomi profesörü Robert Patterson , IR astronomisi, soğuk gaz moleküllerini gözlemlemek ve yıldızlararası ortamdaki toz parçacıklarının kimyasal yapısını belirlemek için özellikle faydalı olduğunu belirtmiştir. Bu gözlemler IR fotonlara duyarlı özel CCD dedektörleri kullanılarak gerçekleştirilmektedir.