Rayos Infrarrojos Usos, Aplicaciones y Propiedades



Rayos Infrarrojos Usos, Aplicaciones y Propiedades

El calor puede trasmitirse de tres formas distintas: por conducción, por convección y por radiación. La mayoría de los aparatos domésticos de calefacción se basan en las dos últimas formas de trasmisión. Una resistencia eléctrica calienta principalmente por radiación.

Cuando dicha resistencia se pone al rojo, irradia energía bajo la forma de ondas electromagnéticas, que tienen su origen en los movimientos de los electrones y en las vibraciones de los átomos y moléculas que constituyen el metal del que se halla compuesta la resistencia.

Cuando la resistencia está incandescente, no sólo emite luz visible, sino que, al mismo tiempo, emite radiación infrarroja, la cual, aunque es invisible, puede ser fácilmente detectada por la sensación de  calor  que  produce  en cualquier parte de nuestro cuerpo directamente expuesta a su acción.

En el espectro electromagnético, la radiación infrarroja está situada entre la luz visible y las ondas de radio. Las longitudes de ondas comprendidas en la zona del infrarrojo son más largas que la de la luz visible y más cortas que las de las ondas de radio. Consecuentemente, su energía es menor que la de las ondas luminosas, por lo que es más difícil detectarlas fotográficamente.

En efecto, sólo las radiaciones infrarrojas de la zona más cercana a la región visible tienen suficiente energía para ennegrecer una placa fotográfica. La radiación infrarroja es debida a las vibraciones de los electrones, átomos y moléculas, y se propaga con la velocidad de la luz (300.000 de m/seg.), calentando los objetos que encuentra a su paso, ya que origina que los electrones, átomos y moléculas de que éstos están constituidos, comiencen a vibrar.

Cuanto mayor es la energía de las vibraciones que origina la radiación infrarroja, más corta es la longitud de onda de la radiación emitida. Las ondas de infrarrojo se trasmiten, al igual que cualquier otra radiación electromagnética, en línea recta, y, de la misma manera que sucede en el visible y en el ultravioleta, la radiación calorífica del infrarrojo sólo puede detectarse por algún instrumento sometido directamente a su acción.

espectro electromagnetico

ƒ=frecuencia en Herz  –  λ=longitud de onda en nanometro – Equivalencia: 1°A=0,1 nm
Se dice que el espectro visible del hombres es entre 400 y 800 nm ó 4000 y 8000 °A

Según los otros dos tipos de trasmisión del calor (convección y conducción), pueden calentarse zonas que no están en línea recta con la fuente calorífica, es decir, que no están directamente expuestas a su acción. En el caso de Ja convección, es el aire u otro medio cualquiera el que, al desplazarse, trasmite el calor desde el elemento de calefacción hasta el objeto que se trata de calentar.

Las moléculas de los gases que componen el aire, sin embargo, apenas absorben radiación infrarroja, de forma que ésta continúa propagándose hasta que es parcialmente absorbida por un medio más denso.



La fuente calorífica más potente que la Tierra tiene es, sin duda alguna, la radiación infrarroja procedente del Sol. Una pequeña parte de su energía se queda en la atmósfera, y el resto calienta la Tierra, al ser absorbida por su superficie.

El objeto de la calefacción doméstica es elevar la temperatura general de una habitación, para lo que puede utilizarse tanto la convección como la radiación. En algunas ocasiones, sin embargo, es preciso calentar sólo una parte bien determinada, en cuyo caso han de utilizarse elementos de radiación, pues las corrientes de convección calientan uniformemente toda la habitación, y su eficacia es, además, fácilmente perturbada, si existen corrientes.

LÁMPARAS DE RAYOS INFRARROJOS
Las corrientes de convección pueden evitarse encerrando el elemento calefactor en un bulbo de vidrio, lo que constituye una lámpara elemental de rayos infrarrojos. Este tipo de lámpara es, en todo, similar a las lámparas corrientes utilizadas en el alumbrado.

lampara rayos infrarrojos

Para dirigir convenientemente la radiación infrarroja, se recubre parte de la superfieie interior del bulbo con un material que refleja los rayos infrarrojos y que ayuda a enfocar en una dirección la totalidad de la radiación emitida.

El filamento de una lámpara de rayos infrarrojos está a una temperatura inferior a la del filamento de una lámpara ordinaria (2.400° C comparados con unos 3.000° C) y la intensidad máxima de la gama de radiación que emite corresponde a unas 15.000 unidades Angstróm (el espectro visible acaba hacia los 7.600 °A).

Al ser inferior su temperatura, la radiación emitida es menos energética. Las radiaciones caloríficas se propagan, como cualquier otra, con la velocidad de la luz, por lo que este método constituye el medio más rápido de propagación del calor.

La velocidad con que un cuerpo se calienta por la acción de la radiación infrarroja, depende, principalmente, de la diferencia de temperatura entre el emisor de infrarrojo y el objeto absorbente. Con las lámparas de infrarrojo ordinarias, se obtiene una diferencia de más de 2.000° C, por lo cual los objetos sometidos a su acción se calientan muy rápidamente.

APLICACIONES  DE LOS RAYOS  INFRARROJOS
La radiación infrarroja tiene muchas y muy diversas aplicaciones como fuente calorífica. Como no la afectan las corrientes de aire, es muy adecuada para ser utilizada como elemento de calefacción exterior, y por ello, es frecuente su empleo en escaparates, negocios, etc.. de muchas grandes ciudades.

Las lámparas de rayos infrarrojos tienen también muchas aplicaciones industriales. Se utilizan, por ejemplo, para el secado y esmaltado de pinturas y barnices sobre cualquier tipo de superficie. Las pinturas de distintos colores requieren tiempos de secado diferentes. Así, la pintura negra se seca más rápidamente que la pintura blanca, ya que ésta refleja la mayor parte áe la radiación infrarroja que recibe, mientras que la pintura negra la absorbe casi en su totalidad.



Los rayos infrarrojos se utilizan también como fuente calorífica en la destilación de líquidos volátiles o muy inflamables, evitándose, de este modo, los riesgos que se producirían si estos últimos, por ejemplo, se calentaran a la llama. En este sentido, ha de tenerse en cuenta que la parte incandescente de una lámpara de rayos infrarrojos está totalmente encerrada en el bulbo.

En las conocidas parrillas de rayos infrarrojos, se consiguen asados más rápidos que en las parrillas ordinarias. La radiación infrarroja penetra, además, en el interior de la pieza de carne, con lo que resulta un asado más uniforme.

Aunque los rayos infrarrojos se utilizan, principalmente, como elemento de calefacción, tienen también aplicaciones más especializadas.

Veamos una de ellas. Los faros de los coches permiten al conductor ver en la oscuridad, ya que éste recibe la luz reflejada por los objetos en los que incide la luz emitida por los focos del vehículo. Pues bien: la misma operación puede realizarse utilizando radiación infrarroja con la ventaja adicional de que, en este caso, el conductor no revela su posición.

Este hecho tiene, como es fácil de comprender, importantes aplicaciones militares y en él están basados los aparatos de detección de blancos en la oscuridad y algunos de los tipos de proyectiles dirigidos. Como es lógico, los ojos del conductor no pueden detectar directamente la radiación infrarroja, sino que para ello se utiliza un aparato denominado convertidor de imagen, que es el encargado de trasformar la radiación infrarroja reflejada, en una imagen visible.

La radiación cae sobre un cátodo fotosensible, que forma parte de un aparato similar a los tubos de rayos catódicos utilizados en los aparatos de televisión.

La radiación incidente libera electrones del foto-cátodo (efecto fotoeléctrico), los cuales son acelerados por un campo eléctrico para chocar, por último, en una pantalla fluorescente. Cada electrón produce en ésta una mancha luminosa visible, por lo que la intensidad de la luz, en cada zona de la pantalla, será proporcional a la intensidad de la radiación infrarroja que es recibida por el cátodo.

mira infrarroja

Un convertidor de imagen de royos infrarrojos permite que el soldado vea en la oscuridad. Para ello, se dirige un haz de rayos infrarrojos al blanco deseado, y la radiación reflejada es recogida por el convertidor, que la  trasforma  en  una  imagen visible.

Fuente Consultada
TECNIRAMA N°  La Enciclopedia de la Ciencia y la Tecnología (CODEX)



Ver:  Usos de los Rayos Infrarrojos

Ver: Descubrimiento de los Rayos X

Ver:Efectos de los Rayos Ultravioleta

 

 

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