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Cosa sono i raggi infrarossi?

In questa pagina vi spiegheremo cosa sono i raggi infrarossi, come vengono generati, la collocazione delle radiazioni infrarosse all'interno dello spettro delle onde elettromagnetiche e vi faremo un'ampia panoramica sul loro utilizzo. Gli infrarossi, infatti, grazie alle loro importanti caratteristiche che vedremo di seguito, sono utilizzati in molti campi: dal campo delll'automazione industriale e domestica (es. contapezzi e apertura del cancello), a quello dell'illuminazione a led notturna (es. telecamere di sorveglianza e visori notturni), dalla medicina (es. cabina a raggi infrarossi) alle esplorazioni spaziali (es. telescopi IR).

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    Cosa sono i raggi infrarossi? Se qualcuno vi chiedesse cosa sono i raggi infrarossi, probabilmente non sapreste cosa rispondere, visto che queste radiazioni hanno, fra le altre proprietà, quella di risultare del tutto invisibili all'occhio umano. Gli infrarossi, infatti, sono onde elettromagnetiche la cui lunghezza d'onda è superiore ai 780 nanometri, che è il valore che delimita il passaggio dallo spettro della luce visibile, e precisamente dalla zona del rosso, a quello della luce invisibile. Il campo occupato dagli infrarossi, denominato I.R. dall'inglese Infra-Red, è molto esteso e parte dalla lunghezza d'onda minima di 780 nanometri per arrivare fino ad una lunghezza d'onda massima di 1.000.000 di nanometri, cioè al confine con le onde radio e più precisamente con le microonde.

    Anche se non ce ne accorgiamo, tutti noi siamo costantemente immersi in queste onde elettromagnetiche, che sono di grande importanza, perchè senza la loro presenza la vita sul nostro pianeta non sarebbe neppure immaginabile. Sono infatti i raggi infrarossi prodotti dalle continue esplosioni che hanno luogo sulla superficie del Sole che, attraversando lo spazio insieme alla luce visibile, irradiano la Terra, fornendo il calore indispensabile al mantenimento degli organismi viventi. Ogni volta che attraversano un corpo, i raggi infrarossi rilasciano al suo interno una certa quantità di energia, che si trasforma in calore. E anche se sono invisibili al nostro occhio, è proprio questa loro capacità di sviluppare calore che li contraddistingue all'interno dell'ampio spettro delle radiazioni elettromagnetiche di cui fanno parte, e consente di rivelare la loro presenza.

    Da cosa vengono generati i raggi infrarossi?

    Oltre a produrre calore, i raggi infrarossi sono a loro volta essi stessi generati dai corpi riscaldati. Quando, per esempio, vi godete il piacevole tepore prodotto dal fuoco del caminetto, non fate altro che percepire la radiazione infrarossa proveniente dalla combustione del legno.

    Tuttavia non è necessario che una sostanza sia incandescente per emettere raggi infrarossi, perchè ogni corpo che abbia una temperatura superiore allo zero assoluto (cioè a -273°C circa) ne emette in continuazione una certa quantità, che dipende dalla sua temperatura. Ciò è dovuto alla continua agitazione degli atomi e delle molecole che compongono la materia. Questa perenne oscillazione, chiamata agitazione termica, dipende dalla temperatura del corpo e si accompagna sempre alla emissione di una certa quantità di raggi infrarossi. Maggiore è la temperatura e maggiore è l'agitazione di atomi e molecole e di conseguenza maggiore è la quantità di raggi infrarossi emessi.

    Quali sono gli usi e le applicazioni dei raggi infrarossi?

    Questo fenomeno viene sfruttato per realizzare termometri che permettono di misurare a distanza la temperatura di un corpo, ed è utilizzato in medicina in una analisi chiamata termografia, che consente di ricavare una mappa termica molto accurata del corpo umano, nella quale tutte le zone che hanno una diversa temperatura sono contraddistinte da diversi colori.

    E' molto utile nella ricognizione aerea, nella quale ampie regioni del pianeta vengono fotografate da satelliti dotati di speciali apparecchiature sensibili agli infrarossi. Poichè questi vengono assorbiti pochissimo dal vapore acqueo, fotografando il suolo da grande altezza è possibile osservare la conformazione del terreno anche quando questo risulta coperto da nuvole, nebbie o foschia.

    Le lampade ed i laser ad infrarossi sono ampiamente diffusi in medicina, dove vengono utilizzati nella terapia agli infrarossi. E non ultimo, la radiazione infrarossa è una delle principali componenti di un fenomeno estremamente importante per il nostro pianeta e del quale si parla diffusamente negli ultimi tempi, e cioè dell'effetto serra.

    Proprio per il fatto di risultare invisibili, i raggi infrarossi trovano impiego in elettronica in numerose applicazioni. Vengono utilizzati comunemente nei sensori pirometrici, che provvedono ad accendere una luce, ad aprire una porta oppure ad attivare un allarme non appena entrate nel loro raggio di azione attraverso una barriera infrarossi. Sono alla base del funzionamento dei
    visori notturni, che danno la possibilità di osservare senza essere visti anche in condizioni di buio assoluto perchè, proiettando tramite l'illuminatore un fascio di raggi infrarossi, questi rimbalzano sugli oggetti allo stesso modo della luce visibile e vengono rilevati da una speciale telecamera, fornendo così una perfetta visione di ciò che ci circonda anche in completa mancanza di luce.

    I visori agli infrarossi vengono usati per scopi militari ma hanno applicazione anche in campo civile. Sono impiegati ad esempio dai vigili del fuoco per orientarsi in ambienti saturi di fumo, poichè questo risulta trasparente ai raggi infrarossi, a differenza della luce visibile. Un dispositivo che tutti conosciamo e che funziona con i raggi infrarossi è il telecomando del televisore. In questo caso, ogni qualvolta viene premuto un tasto viene generata una serie di impulsi ad infrarossi, in modo da formare un apposito codice, che viene letto e interpretato dal ricevitore posto sul televisore

    Di che colore è la luce infrarossa?

    La luce infrarossa non ha colore e non è visibile dall’occhio umano, poiché nello spettro visibile dei colori il rosso è il limite della visione umana.

    La luce ricevuta dai nostri occhi può avere lunghezze d’onda variabili, che si misurano in nanometri (nm), e se ne percepisce soltanto lo spettro che va dai 400 ai 700 nm: ecco perché tra questi valori di frequenza ci sono i colori visibili normalmente, mentre sopra i 700 nm, cioè oltre le frequenze del rosso, si entra nel campo dell’infrarosso e sotto i 400 nm si entra nel campo dell’ultravioletto, anche questo non percepibile dai nostri occhi.

    I raggi infrarossi però riflettono le differenze di temperatura nell’universo. Affinché siano visibili a queste zone di rilevamento si associano colori convenzionali, così da ottenere ad esempio immagini fotografiche corrispondenti alle impronte di calore di stelle, nebulose, piante, animali e altri oggetti che emanano luce infrarossa.

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