Infrared : อินฟราเรด

Pictures used to accompany the description :

1. Thermography helped to determine the temperature profile of the Space Shuttle thermal protection system during re-entry.

Infrared light from the LED of a

2. Infrared light from the LED of a remote control as recorded by a digital camera.

3. Materials with higher emissivity appear closer to their true temperature than materials that reflect more of their different-temperature surroundings. In this thermal image, the more reflective ceramic cylinder, reflecting the cooler surroundings, appears to be colder than its cubic container (made of more emissive silicon carbide), while in fact, they have the same temperature.

4. Active-infrared night vision: the camera illuminates the scene at infrared wavelengths invisible to the human eye. Despite a dark back-lit scene, active-infrared night vision delivers identifying details, as seen on the display monitor.

5. A comparison of a thermal image (top) and an ordinary photograph (bottom). The plastic bag is mostly transparent to long-wavelength infrared, but the man's glasses are opaque.

6. A false-color image of two people taken in long-wavelength infrared (body-temperature thermal) radiation.

7. The IR seeker head on a FIM-92

MANPADS.

8. Infrared hair dryer for hair salons,

c. 2010s.

Infrared

Infrared (IR; sometimes called infrared light) is electromagnetic radiation (EMR) with wavelengths longer than that of visible light but shorter than microwaves. The infrared spectral band begins with the waves that are just longer than those of red light (the longest waves in the visible spectrum), so IR is invisible to the human eye. IR is generally (according to ISO, CIE) understood to include wavelengths from around 780 nm (380 THz) to 1 mm (300 GHz).  IR is commonly divided between longer-wavelength thermal IR, emitted from terrestrial sources, and shorter-wavelength IR or near-IR, part of the solar spectrum.  Longer IR wavelengths (30-100 µm) are sometimes included as part of the terahertz radiation band. Almost all black-body radiation from objects near room temperature is in the IR band. As a form of EMR, IR carries energy and momentum, exerts radiation pressure, and has properties corresponding to both those of a wave and of a particle, the photon.

It was long known that fires emit invisible heat; in 1681 the pioneering experimenter Edme Mariotte showed that glass, though transparent to sunlight, obstructed radiant heat.  In 1800 the astronomer Sir William Herschel discovered that infrared radiation is a type of invisible radiation in the spectrum lower in energy than red light, by means of its effect on a thermometer. Slightly more than half of the energy from the Sun was eventually found, through Herschel's studies, to arrive on Earth in the form of infrared. The balance between absorbed and emitted infrared radiation has an important effect on Earth's climate.

Infrared radiation is emitted or absorbed by molecules when changing rotational-vibrational movements. It excites vibrational modes in a molecule through a change in the dipole moment, making it a useful frequency range for study of these energy states for molecules of the proper symmetry. Infrared spectroscopy examines absorption and transmission of photons in the infrared range.

Infrared radiation is used in industrial, scientific, military, commercial, and medical applications. Night-vision devices using active near-infrared illumination allow people or animals to be observed without the observer being detected. Infrared astronomy uses sensor-equipped telescopes to penetrate dusty regions of space such as molecular clouds, to detect objects such as planets, and to view highly red-shifted objects from the early days of the universe.  Infrared thermal-imaging cameras are used to detect heat loss in insulated systems, to observe changing blood flow in the skin, to assist firefighting, and to detect the overheating of electrical components.  Military and civilian applications include target acquisition, surveillance, night vision, homing, and tracking. Humans at normal body temperature radiate chiefly at wavelengths around 10 µm. Non-military uses include thermal efficiency analysis, environmental monitoring, industrial facility inspections, detection of grow-ops, remote temperature

sensing, short-range wireless communication, spectroscopy, and weather forecasting.

Definition and relationship to the electromagnetic spectrum.

There is no universally accepted definition of the range of infrared radiation. Typically, it is taken to extend from the nominal red edge of the visible spectrum at 780 nm to 1 mm. This range of wavelengths corresponds to a frequency range of approximately 430 THz down to 300 GHz. Beyond infrared is the microwave portion of the electromagnetic spectrum. Increasingly, terahertz radiation is counted as part of the microwave band, not infrared, moving the band edge of infrared to 0.1 mm (3 THz).

Nature

Sunlight, at an effective temperature of 5,780 K (5,510 °C, 9,940 °F), is composed of near-thermal-spectrum radiation that is slightly more than half infrared. At zenith, sunlight provides an irradiance of just over 1 kW per square meter at sea level. Of this energy, 527 W is infrared radiation, 445 W is visible light, and 32 W is ultraviolet radiation. Nearly all the infrared radiation in sunlight is near infrared, shorter than 4 μm.

On the surface of Earth, at far lower temperatures than the surface of the Sun, some thermal radiation consists of infrared in the mid-infrared region, much longer than in sunlight. Black-body, or thermal, radiation is continuous: it radiates at all wavelengths. Of these natural thermal radiation processes, only lightning and natural fires are hot enough to produce much visible energy, and fires produce far more infrared than visible-light energy.

Regions

In general, objects emit infrared radiation across a spectrum of wavelengths, but sometimes only a limited region of the spectrum is of interest because sensors usually collect radiation only within a specific bandwidth. Thermal infrared radiation also has a maximum emission wavelength, which is inversely proportional to the absolute temperature of object, in accordance with Wien's displacement law. The infrared band is often subdivided into smaller sections, although how the IR spectrum is thereby divided varies between different areas in which IR is employed.

Visible limit

Infrared radiation is generally considered to begin with wavelengths longer than visible by the human eye. There is no hard wavelength limit to what is visible, as the eye's sensitivity decreases rapidly but smoothly, for wavelengths exceeding about 700 nm. Therefore wavelengths just longer than that can be seen if they are sufficiently bright, though they may still be classified as infrared according to usual definitions. Light from a near-IR laser may thus appear dim red and can present a hazard since it may actually carry a large amount of energy. Even IR at wavelengths up to 1,050 nm from pulsed lasers can be seen by humans under certain conditions.

NIR and SWIR together is sometimes called "reflected infrared", whereas MWIR and LWIR is sometimes referred to as "thermal infrared".

These divisions are not precise and can vary depending on the publication. The three regions are used for observation of different temperature ranges,  and hence different environments in space.

The most common photometric system used in astronomy allocates capital letters to different spectral regions according to filters used; I, J, H, and K cover the near-infrared wavelengths; L, M, N, and Q refer to the mid-infrared region. These letters are commonly understood in reference to atmospheric windows and appear, for instance, in the titles of many papers.

Sensor response division scheme

- Near-infrared: from 0.7 to 1.0 µm (from the approximate end of the response of the human eye to that of silicon).

- Short-wave infrared: 1.0 to 3 µm (from the cut-off of silicon to that of the MWIR atmospheric window). InGaAs covers to about 1.8 µm; the less sensitive lead salts cover this region. Cryogenically cooled MCT detectors can cover the region of 1.0-2.5 μm.

- Mid-wave infrared: 3 to 5 µm (defined by the atmospheric window and covered by indium antimonide, InSb and mercury cadmium telluride, HgCdTe, and partially by lead selenide, PbSe).

- Long-wave infrared: 8 to 12, or 7 to 14 µm (this is the atmospheric window covered by HgCdTe and microbolometers).

- Very-long wave infrared (VLWIR) (12 to about 30 µm, covered by doped silicon).

Near-infrared is the region closest in wavelength to the radiation detectable by the human eye. Mid- and far-infrared are progressively further from the visible spectrum. Other definitions follow different physical mechanisms (emission peaks, vs. bands, water absorption) and the newest follow technical reasons (the common silicon detectors are sensitive to about 1,050 nm, while InGaAs's sensitivity starts around 950 nm and ends between 1,700 and 2,600 nm, depending on the specific configuration). No international standards for these specifications are currently available.

The onset of infrared is defined (according to different standards) at various values typically between 700 nm and 800 nm, but the boundary between visible and infrared light is not precisely defined. The human eye is markedly less sensitive to light above 700 nm wavelength, so longer wavelengths make insignificant contributions to scenes illuminated by common light sources.

Particularly intense near-IR light (e.g., from lasers, LEDs or bright daylight with the visible light filtered out) can be detected up to approximately 780 nm, and will be perceived as red light. Intense light sources providing wavelengths as long as 1,050 nm can be seen as a dull red glow, causing some difficulty in near-IR illumination of scenes in the dark (usually this practical problem is solved by indirect illumination). Leaves are particularly bright in the near IR, and if all visible light leaks from around an IR-filter are blocked, and the eye is given a moment to adjust to the extremely dim image coming through a visually opaque IR-passing photographic filter, it is possible to see the Wood effect, which consists of IR-glowing foliage.

Telecommunication bands

In optical communications, the part of the infrared spectrum that is used is divided into seven bands based on availability of light sources, transmitting/absorbing materials (fibers), and detectors

The C-band is the dominant band for long-distance telecommunications networks. The S and L bands are based on less well established technology, and are not as widely deployed.

Heat

Infrared radiation is popularly known as "heat radiation", but light and electromagnetic waves of any frequency will heat surfaces that absorb them. Infrared light from the Sun accounts for 49%  of the heating of Earth, with the rest being caused by visible light that is absorbed then re-radiated at longer wavelengths. Visible light or ultraviolet-emitting lasers can char paper and incandescently hot objects emit visible radiation. Objects at room temperature will emit radiation concentrated mostly in the 8 to 25 µm band, but this is not distinct from the emission of visible light by incandescent objects and ultraviolet by even hotter objects (see black body and Wien's displacement law).

Heat is energy in transit that flows due to a temperature difference. Unlike heat transmitted by thermal conduction or thermal convection, thermal radiation can propagate through a vacuum. Thermal radiation is characterized by a particular spectrum of many wavelengths that are associated with emission from an object, due to the vibration of its molecules at a given temperature. Thermal radiation can be emitted from objects at any wavelength, and at very high temperatures such radiation is associated with spectra far above the infrared, extending into visible, ultraviolet, and even X-ray regions (e.g. the solar corona). Thus, the popular association of infrared radiation with thermal radiation is only a coincidence based on typical (comparatively low) temperatures often found near the surface of planet Earth.

The concept of emissivity is important in understanding the infrared emissions of objects. This is a property of a surface that describes how its thermal emissions deviate from the ideal of a black body. To further explain, two objects at the same physical temperature may not show the same infrared image if they have differing emissivity. For example, for any pre-set emissivity value, objects with higher emissivity will appear hotter, and those with a lower emissivity will appear cooler (assuming, as is often the case, that the surrounding environment is cooler than the objects being viewed). When an object has less than perfect emissivity, it obtains properties of reflectivity and/or transparency, and so the temperature of the surrounding environment is partially reflected by and/or transmitted through the object. If the object were in a hotter environment, then a lower emissivity object at the same temperature would likely appear to be hotter than a more emissive one. For that reason, incorrect selection of emissivity and not accounting for environmental temperatures will give inaccurate results when using infrared cameras and pyrometers.

Applications

Night vision

Infrared is used in night vision equipment when there is insufficient visible light to see.  Night vision devices operate through a process involving the conversion of ambient light photons into electrons that are then amplified by a chemical and electrical process and then converted back into visible light. Infrared light sources can be used to augment the available ambient light for conversion by night vision devices, increasing in-the-dark visibility without actually using a visible light source.

The use of infrared light and night vision devices should not be confused with thermal imaging, which creates images based on differences in surface temperature by detecting infrared radiation (heat) that emanates from objects and their surrounding environment.

Thermography

Infrared radiation can be used to remotely determine the emissivity is known). This is termed thermography, or in the case of very hot objects in the NIR or visible it is termed pyrometry. Thermography (thermal imaging) is mainly used in military and industrial applications but the technology is reaching the public market in the form of infrared cameras on cars due to greatly reduced production costs.

Thermographic cameras detect radiation in the infrared range of the electromagnetic spectrum (roughly 9,000-14,000 nm or 9-14 µm) and produce images of that radiation. Since infrared radiation is emitted by all objects based on their temperatures, according to the black-body radiation law, thermography makes it possible to "see" one's environment with or without visible illumination. The amount of radiation emitted by an object increases with temperature, therefore thermography allows one to see variations in temperature (hence the name).

Hyperspectral imaging

A hyperspectral image is a "picture" containing continuous spectrum through a wide spectral range at each pixel. Hyperspectral imaging is gaining importance in the field of applied spectroscopy particularly with NIR, SWIR, MWIR, and LWIR spectral regions. Typical applications include biological, mineralogical, defence, and industrial measurements.

Thermal infrared hyperspectral imaging can be similarly performed using a thermographic camera, with the fundamental difference that each pixel contains a full LWIR spectrum. Consequently, chemical identification of the object can be performed without a need for an external light source such as the Sun or the Moon. Such cameras are typically applied for geological measurements, outdoor surveillance and UAV applications.

Other imaging

In infrared photography, infrared filters are used to capture the near-infrared spectrum. Digital cameras often use infrared blockers. Cheaper digital cameras and camera phones have less effective filters and can view intense near-infrared, appearing as a bright purple-white color. This is especially pronounced when taking pictures of subjects near IR-bright areas (such as near a lamp), where the resulting infrared interference can wash out the image. There is also a technique called 'T-ray' imaging, which is imaging using far-infrared or terahertz radiation. Lack of bright sources can make terahertz photography more challenging than most other infrared imaging techniques. Recently T-ray imaging has been of considerable interest due to a number of new developments such as terahertz time-domain spectroscopy.

Tracking

Infrared tracking, also known as infrared homing, refers to a passive missile guidance system, which uses the emission from a target of electromagnetic radiation in the infrared part of the spectrum to track it. Missiles that use infrared seeking are often referred to as "heat-seekers" since infrared (IR) is just below the visible spectrum of light in frequency and is radiated strongly by hot bodies. Many objects such as people, vehicle engines, and aircraft generate and retain heat, and as such, are especially visible in the infrared wavelengths of light compared to objects in the background.

Heating

Infrared radiation can be used as a deliberate heating source.

For example, it is used in infrared saunas to heat the occupants. It may also be used in other heating applications, such as to remove ice from the wings of aircraft (de-icing). Infrared heating is also becoming more popular in industrial manufacturing processes, e.g. curing of coatings, forming of plastics, annealing, plastic welding, and print drying. In these applications, infrared heaters replace convection ovens and contact heating.

Cooling

A variety of technologies or proposed technologies take advantage of infrared emissions to cool buildings or other systems. The LWIR (8-15 µm) region is especially useful since some radiation at these wavelengths can escape into space through the atmosphere's infrared window. This is how passive daytime radiative cooling (PDRC) surfaces are able to achieve sub-ambient cooling temperatures under direct solar intensity, enhancing terrestrial heat flow to outer space with zero energy consumption or pollution. PDRC surfaces maximize shortwave solar reflectance to lessen heat gain while maintaining strong longwave infrared (LWIR) thermal radiation heat transfer. When imagined on a worldwide scale, this cooling method has been proposed as a way to slow and even reverse global warming, with some estimates proposing a global surface area coverage of 1-2% to balance global heat fluxes.

Communications

IR data transmission is also employed in short-range communication among computer peripherals and personal digital assistants. These devices usually conform to standards published by IrDA, the Infrared Data Association. Remote controls and IrDA devices use infrared light-emitting diodes (LEDs) to emit infrared radiation that may be concentrated by a lens into a beam that the user aims at the detector. The beam is modulated, i.e. switched on and off, according to a code which the receiver interprets. Usually very near-IR is used (below 800 nm) for practical reasons. This wavelength is efficiently detected by inexpensive silicon photodiodes, which the receiver uses to convert the detected radiation to an electric current. That electrical signal is passed through a high-pass filter which retains the rapid pulsations due to the IR transmitter but filters out slowly changing infrared radiation from ambient light. Infrared communications are useful for indoor use in areas of high population density. IR does not penetrate walls and so

does not interfere with other devices in

adjoining rooms. Infrared is the most common way for remote controls to command appliances. Infrared remote control protocols like RC-5, SIRC, are used to communicate with infrared.

Free-space optical communication using infrared lasers can be a relatively inexpensive way to install a communications link in an urban area operating at up to 4 gigabit/s, compared to the cost of burying fiber optic cable, except for the radiation damage. "Since the eye cannot detect IR, blinking or closing the eyes to help prevent or reduce damage may not happen."

Infrared lasers are used to provide the light for optical fiber communications systems. Wavelengths around 1,330 nm (least dispersion) or 1,550 nm (best transmission) are the best choices for standard silica fibers. IR data transmission of audio versions of printed signs is being researched as an aid for visually impaired people through the Remote infrared audible signage project.

- Transmitting IR data from one device to another is sometimes referred to as beaming.

- IR is sometimes used for assistive audio as an alternative to an audio induction loop.

Spectroscopy

Infrared vibrational spectroscopy (see also near-infrared spectroscopy) is a technique that can be used to identify molecules by analysis of their constituent bonds. Each chemical bond in a molecule vibrates at a frequency characteristic of that bond. A group of atoms in a molecule (e.g., CH2) may have multiple modes of oscillation caused by the stretching and bending motions of the group as a whole. If an oscillation leads to a change in dipole in the molecule then it will absorb a photon that has the same frequency. The vibrational frequencies of most molecules correspond to the frequencies of infrared light. Typically, the technique is used to study organic compounds using light radiation from the mid-infrared, 4,000-400 cm-1. A spectrum of all the frequencies of absorption in a sample is recorded. This can be used to gain information about the sample composition in terms of chemical groups present and

also its purity (for example, a wet sample will show a broad O-H absorption around 3200 cm-1). The unit for expressing radiation in this application, cm¯¹, is the spectroscopic wavenumber. It is the frequency divided by the speed of light in vacuum.

Thin film metrology

In the semiconductor industry, infrared light can be used to characterize materials such as thin films and periodic trench structures.

By measuring the reflectance of light from the surface of a semiconductor wafer, the index of refraction (n) and the extinction Coefficient (k) can be determined via the Forouhi-Bloomer dispersion equations. The reflectance from the infrared light can also be used to determine the critical dimension, depth, and sidewall angle of high aspect ratio trench structures.

-

References

1. ab Herschel, W. S. (1787). "An Account of the Discovery of Two Satellites Revolving Round the Georgian Planet. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 77: 125-129. doi:10.1098/rstl.1787.00163. JSTOR 106717

2. Titania". Lexico UK English Dictionary. Oxford University Press. Archived from the original on March 2, 2020. Lexico/OED. Only the first pronunciation is used in A Midsummer Night's Dream, e.g. Shakespeare Recording Society (1995) The Tempest (audio CD). The second is used by interviewees in a podcast by the Folger Shakespeare Library, but not by the narrator: Brave New Worlds: The Shakespearean Moons of Uranus

3. Lewis (2002) Anthony Burgess: A Biography, p. 387

4. Aabcde Planetary Satellite Mean Orbital Parameters". Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. Retrieved 2009-10-06.

5. Aabcdefgh Widemann, T.; Sicardy, B.; Dusser, R.; Martinez, C.; Beisker, W., Bredner, E.; Dunham, D.; Maley, P.; Lellouch, E.; Arlot, J. -E., Berthier, J.; Colas, F.; Hubbard, W.B.; Hill, R., Lecacheux, J.; Lecampion, J.F., Pau, S.; Rapaport, M.; Roques, F.; Thuillot, W.; Hills, C.R.; Elliott, A.J.; Miles, R.; Platt, T.; Cremaschini, C.; Dubreuil, P.; Cavadore, C.; Demeautis, C.; Henriquet, P.; et al. (February 2009). 'Titania's radius and an upper limit on its atmosphere from the September 8, 2001 stellar occultation' (PDF). Icarus. 199 (2): 458-476. Bibcode:2009/car..199 458W.

doi:10.1016/j.icarus.2008.09.011. Archived from the original (PDF) on July 25, 2014. Retrieved June 3, 2009.

6. French, Richard G.; Hedman, Matthew M.; Nicholson, Philip D.; Longaretti, Pierre-Yves; McGhee-French, Colleen A. (2024-03-15). "The Uranus system from occultation observations (1977-2006): Rings, pole direction, gravity field, and masses of Cressida, Cordelia, and Ophelia". Icarus. 411: 115957. arXiv:2401.046343. Bibcode:2024Icar. 41115957F.

doi:10.1016/j.icarus.2024.115957, ISSN 0019-1035.

7. ^ Jacobson (2023), as cited in French et al. (2024) (6)

8. Aabcdefghijklm Smith, B. A.; Soderblom, L. A.; Beebe, A.; Bliss, D.; Boyce, J. M.; Brahic, A.; Briggs, G. A.; Brown, R. H.; Collins, S. A. (4 July 1986). "Voyager 2 in the Uranian System: Imaging Science Results". Science. 233 (4759): 43-64.

Bibcode:1986Sci. 233.43S、

doi:10.1126/science.233.4759,43

PMID 17812889 S2CID 5895824

9. ab Karkoschka, Erich (2001). "Comprehensive Photometry of the Rings and 16 Satellites of Uranus with the Hubble Space Telescope". Icarus. 151 (1): 51-68. Bibcode:2001 Icar. 151.51K. doi:10.1006/icar.2001.65962、

10. Aab Newton, Bill; Teece, Philip (1995). The guide to amateur astronomy. Cambridge University Press. p. 109. ISBN 978-0-521-44492-7.

11. ^ Herschel, W. S. (1 January 1788). "On the Georgian Planet and Its Satellites". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 78:

364-378. Bibcode:1788RSPT... 78..364H.

doi:10.1098/rstl.1788.00243.

12.^ Herschel, William Sr. (1 January 1798). "On the Discovery of Four Additional Satellites of the Georgium Sidus. The Retrograde Motion of Its Old Satellites Announced; And the Cause of Their Disappearance at Certain Distances from the Planet Explained". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 88: 47-79.

Bibcode:1798RSPT...88...47H.

doi:10.1098/rstl.1798.00053. S2CID 186208735.

13. ^ Struve, 0. (1848). "Note on the Satellites of Uranus". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 8 (3): 44-47.Bibcode:1848MNRAS...8...43L

doi:10.1093/mnras/8.3.433.

14. ^ Herschel, John (March 1834). "On the Satellites of Uranus". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 3 (5): 35-36.Bibcode:1834MNRAS...3...35H.

doi:10.1093/mnras/3.5.353.

15. Kuiper, G. P. (1949). "The Fifth Satellite of Uranus". Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 61 (360): 129.Bibcode:1949PASP...61..129K.

doi:10.1086/1261462. S2CID 119916925.

16. ^ Lassell, W. (1852). "Observations of the Satellites of Uranus." Astronomische Nachrichten (in German).

34: 325. Bibcode:1852AN.....34..325.

17. ^ Lassell, W. (1851). "On the interior satellites of Uranus". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 12: 15-17.

Bibcode:1851MNRAS..12...15L.

doi:10.1093/mnras/12.1.153.

18. ^ Paul, Richard (2014). "The Shakespearean Moons of Uranus", folger.edu. Folger Shakespeare Library. Retrieved 25 February 2024.

19. ^ Lassell, W. (1848). "Observations of Satellites of Uranus". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 8 (3): 43-44.Bibcode:1848MNRAS...8...43L

doi:10.1093/mnras/8.3.433.

Doctoral degree (Ph.D)🇹🇭 /เกาะลันตา

Surveyor / Photographer

Ratcharinda Teachaprasarn🇹🇭

📍Survey coordinates:

Kohlanta, Island, Saladan Subdistrict, Koh Lanta District, Krabi Province Thailand🇹🇭

Compiled in English, Thai 🇹🇭

By: Ratcharinda Teachaprasarn🇹🇭

KlearmillyInfinity8888🇹🇭

Klearmilly8888🇹🇭

Thailand 2025🇹🇭

July 10,  2025, 19 : 46 p.m🇹🇭

----------+++

ภาพที่ใช้ประกอบคำอธิบาย :

1. เทอร์โมกราฟีช่วยระบุโปรไฟล์อุณหภูมิของระบบป้องกันความร้อนของกระสวยอวกาศระหว่างการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ แสงอินฟราเรดจากหลอด LED ของ

2. แสงอินฟราเรดจาก LED ของรีโมทคอนโทรลตามที่บันทึกโดยกล้องดิจิตอล

3. วัสดุที่มีค่าการแผ่รังสีสูงกว่าจะดูใกล้เคียงกับอุณหภูมิจริงมากกว่าวัสดุที่สะท้อนสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่างกันได้มากกว่า ในภาพความร้อนนี้ ทรงกระบอกเซรามิกที่สะท้อนแสงได้มากกว่า ซึ่งสะท้อนสภาพแวดล้อมที่เย็นกว่า ดูเหมือนจะเย็นกว่าภาชนะทรงลูกบาศก์ (ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เปล่งรังสีได้มากกว่า) ในขณะที่ในความเป็นจริงแล้ว ทั้งสองมีอุณหภูมิเท่ากัน.

4. ระบบการมองเห็นกลางคืนแบบแอคทีฟอินฟราเรด: กล้องจะฉายแสงอินฟราเรดที่ความยาวคลื่นที่ตามนุษย์มองไม่เห็น แม้ในฉากที่มีแสงจากด้านหลังมืด ระบบการมองเห็นกลางคืนแบบแอคทีฟอินฟราเรดก็ให้รายละเอียดที่ชัดเจน ดังเช่นที่เห็นบนจอแสดงผล

5. การเปรียบเทียบภาพความร้อน (ภาพบน) กับภาพถ่ายธรรมดา (ภาพล่าง) ถุงพลาสติกส่วนใหญ่โปร่งใสต่ออินฟราเรดความยาวคลื่นยาว แต่แว่นตาของชายคนนั้นกลับทึบแสง

6. ภาพสีเทียมของคนสองคนที่ถ่ายภายใต้รังสีอินฟราเรด (อุณหภูมิร่างกาย) ที่มีความยาวคลื่นยาว

7. หัวค้นหา IR บน FIM-92 MANPADS

8. ไดร์เป่าผมอินฟราเรดสำหรับร้านทำผม ประมาณปี 2010

อินฟราเรด (Infrared)

อินฟราเรด (IR; บางครั้งเรียกว่าแสงอินฟราเรด) เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (EMR) ที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าแสงที่มองเห็น แต่สั้นกว่าไมโครเวฟ แถบสเปกตรัมอินฟราเรดเริ่มต้นด้วยคลื่นที่ยาวกว่าแสงสีแดง (ซึ่งเป็นคลื่นที่ยาวที่สุดในสเปกตรัมที่มองเห็น) ดังนั้น IR จึงมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า โดยทั่วไปแล้ว (ตามมาตรฐาน ISO และ CIE) เข้าใจว่า IR มีความยาวคลื่นตั้งแต่ประมาณ 780 นาโนเมตร (380 เทระเฮิรตซ์) ถึง 1 มิลลิเมตร (300 กิกะเฮิรตซ์) โดยทั่วไป IR จะถูกแบ่งออกเป็น IR ความร้อนที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า ซึ่งปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดบนพื้นดิน และ IR ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า หรือ IR ใกล้ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมดวงอาทิตย์ ความยาวคลื่น IR ที่ยาวกว่า (30-100 ไมโครเมตร) บางครั้งก็รวมอยู่ในแถบรังสีเทราเฮิรตซ์ รังสีจากวัตถุดำเกือบทั้งหมดจากวัตถุที่อยู่ใกล้อุณหภูมิห้องอยู่ในแถบ IR เป็นรูปแบบหนึ่งของ EMR ที่มีพลังงานและโมเมนตัม ก่อให้เกิดแรงกดดันจากการแผ่รังสี และมีสมบัติที่สอดคล้องกับทั้งคุณสมบัติของคลื่นและอนุภาค ซึ่งก็คือโฟตอน

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าไฟปล่อยความร้อนที่มองไม่เห็นออกมา ในปี ค.ศ. 1681 เอ็ดเม่ มาริโอต นักทดลองผู้บุกเบิกได้แสดงให้เห็นว่าแม้แก้วจะโปร่งใสต่อแสงอาทิตย์ แต่ก็สามารถกั้นความร้อนที่แผ่ออกมาได้ ในปี ค.ศ. 1800 เซอร์วิลเลียม เฮอร์เชล นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบว่ารังสีอินฟราเรดเป็นรังสีชนิดหนึ่งที่มองไม่เห็นในสเปกตรัมที่มีพลังงานต่ำกว่าแสงสีแดง โดยอาศัยอิทธิพลของรังสีอินฟราเรดที่มีต่อเทอร์โมมิเตอร์.

จากการศึกษาของเฮอร์เชล ในที่สุดพบว่าพลังงานจากดวงอาทิตย์มากกว่าครึ่งหนึ่งเล็กน้อยถูกส่งมายังโลกในรูปแบบของรังสีอินฟราเรด ความสมดุลระหว่างรังสีอินฟราเรดที่ดูดซับและแผ่ออกมามีผลกระทบสำคัญต่อสภาพภูมิอากาศของโลก.

โมเลกุลจะปล่อยหรือดูดซับรังสีอินฟราเรดเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุน-สั่น รังสีอินฟราเรดกระตุ้นโหมดการสั่นในโมเลกุลผ่านการเปลี่ยนแปลงโมเมนต์ไดโพล ทำให้ช่วงความถี่นี้มีประโยชน์ในการศึกษาสถานะพลังงานเหล่านี้ของโมเลกุลที่มีสมมาตรที่เหมาะสม สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดจะตรวจสอบการดูดกลืนและการส่งผ่านของโฟตอนในช่วงอินฟราเรด.

รังสีอินฟราเรดถูกนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรม

(Infrared radiation is used in industrial)

วิทยาศาสตร์ ทหาร พาณิชย์ และการแพทย์ อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนที่ใช้แสงอินฟราเรดใกล้แบบแอคทีฟ ช่วยให้สามารถสังเกตการณ์คนหรือสัตว์ได้โดยที่ผู้สังเกตการณ์ไม่ถูกจับได้ ดาราศาสตร์อินฟราเรดใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ติดตั้งเซ็นเซอร์เพื่อเจาะลึกพื้นที่ฝุ่นในอวกาศ เช่น เมฆโมเลกุล เพื่อตรวจจับวัตถุต่างๆ เช่น ดาวเคราะห์ และเพื่อดูวัตถุที่มีค่าเรดชิฟต์สูงจากยุคแรกเริ่มของจักรวาล กล้องถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดใช้เพื่อตรวจจับการสูญเสียความร้อนในระบบฉนวน เพื่อสังเกตการเปลี่ยนแปลงการไหลเวียนของเลือดในผิวหนัง เพื่อช่วยในการดับเพลิง และเพื่อตรวจจับความร้อนสูงเกินไปของส่วนประกอบไฟฟ้า การใช้งานทางทหารและพลเรือนประกอบด้วยการจับเป้าหมาย การเฝ้าระวัง การมองเห็นตอนกลางคืน การหาตำแหน่งเป้าหมาย และการติดตาม มนุษย์ที่อุณหภูมิร่างกายปกติจะแผ่รังสีส่วนใหญ่ที่ความยาวคลื่นประมาณ 10 ไมโครเมตร การใช้งานที่ไม่ใช่ทางทหาร ได้แก่ การวิเคราะห์ประสิทธิภาพเชิงความร้อน การตรวจสอบสภาพแวดล้อม การตรวจสอบโรงงานอุตสาหกรรม การตรวจจับพืชผล การตรวจจับอุณหภูมิระยะไกล การสื่อสารไร้สายระยะสั้น สเปกโทรสโกปี และการพยากรณ์อากาศ.

ความหมายและความสัมพันธ์กับสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (Definition and relationship to the electromagnetic spectrum)

ไม่มีคำจำกัดความที่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปเกี่ยวกับช่วงของรังสีอินฟราเรด โดยทั่วไปจะครอบคลุมตั้งแต่ขอบแดงของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ที่ 780 นาโนเมตรไปจนถึง 1 มิลลิเมตร ช่วงความยาวคลื่นนี้สอดคล้องกับช่วงความถี่ประมาณ 430 เฮิรตซ์ลงมาจนถึง 300 กิกะเฮิรตซ์ รังสีเทราเฮิรตซ์จะถูกนับเป็นส่วนหนึ่งของแถบไมโครเวฟ ไม่ใช่อินฟราเรด ซึ่งทำให้ขอบแถบของอินฟราเรดขยับขึ้นเป็น 0.1 มิลลิเมตร (3 เฮิรตซ์).

ธรรมชาติ (Nature)

แสงอาทิตย์ที่อุณหภูมิจริง 5,780 K (5,510 °C, 9,940 °F) ประกอบด้วยรังสีอินฟราเรดใกล้สเปกตรัม ซึ่งมากกว่าครึ่งหนึ่งของรังสีอินฟราเรดเล็กน้อย ที่จุดเหนือสุดของดวงอาทิตย์ แสงอาทิตย์ให้ความเข้มแสงมากกว่า 1 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตรที่ระดับน้ำทะเล ในจำนวนนี้ 527 วัตต์เป็นรังสีอินฟราเรด 445 วัตต์เป็นแสงที่มองเห็น และ 32 วัตต์เป็นรังสีอัลตราไวโอเลต รังสีอินฟราเรดเกือบทั้งหมดในแสงอาทิตย์เป็นรังสีอินฟราเรดใกล้ ซึ่งสั้นกว่า 4 ไมโครเมตร บนพื้นผิวโลก ที่อุณหภูมิต่ำกว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์มาก รังสีความร้อนบางส่วนประกอบด้วยรังสีอินฟราเรดในช่วงอินฟราเรดกลาง ซึ่งยาวกว่าในแสงอาทิตย์มาก รังสีวัตถุดำหรือรังสีความร้อนมีความต่อเนื่อง โดยแผ่รังสีในทุกความยาวคลื่น ในบรรดากระบวนการแผ่รังสีความร้อนตามธรรมชาติเหล่านี้ มีเพียงฟ้าผ่าและไฟธรรมชาติเท่านั้นที่ร้อนพอที่จะก่อให้เกิดพลังงานที่มองเห็นได้ และไฟป่าก็ผลิตรังสีอินฟราเรดได้มากกว่าพลังงานแสงที่มองเห็นมาก.

ภูมิภาค (Regions)

โดยทั่วไป วัตถุจะปล่อยรังสีอินฟราเรดในช่วงความยาวคลื่นหนึ่งๆ แต่บางครั้งอาจสนใจเฉพาะช่วงที่จำกัดของสเปกตรัมเท่านั้น เนื่องจากเซ็นเซอร์มักจะรวบรวมรังสีได้ภายในช่วงแบนด์วิดท์ที่กำหนดเท่านั้น รังสีอินฟราเรดความร้อนยังมีความยาวคลื่นสูงสุดที่ปล่อยออกมา ซึ่งแปรผกผันกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ของวัตถุ ตามกฎการกระจัดของเวียน แถบอินฟราเรดมักถูกแบ่งย่อยออกเป็นส่วนย่อยๆ แม้ว่าวิธีการแบ่งสเปกตรัมอินฟราเรดจะแตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่ที่ใช้อินฟราเรด.

ขีด จำกัด ที่มองเห็นได้

(Visible limit)

โดยทั่วไปแล้วรังสีอินฟราเรดจะเริ่มต้นจากความยาวคลื่นที่ยาวกว่าที่สายตามนุษย์จะมองเห็นได้ ไม่มีข้อจำกัดความยาวคลื่นตายตัวสำหรับสิ่งที่มองเห็น เนื่องจากความไวของดวงตาจะลดลงอย่างรวดเร็วแต่ต่อเนื่องสำหรับความยาวคลื่นที่มากกว่าประมาณ 700 นาโนเมตร ดังนั้น สามารถมองเห็นความยาวคลื่นที่ยาวกว่านั้นได้หากมีความสว่างเพียงพอ แม้ว่าตามนิยามทั่วไปแล้วอาจยังจัดเป็นรังสีอินฟราเรดได้แสงจากเลเซอร์อินฟราเรดใกล้อาจปรากฏเป็นสีแดงจางๆ และอาจเป็นอันตรายได้ เนื่องจากอาจมีพลังงานจำนวนมาก แม้แต่อินฟราเรดที่ความยาวคลื่นสูงสุด 1,050 นาโนเมตรจากเลเซอร์แบบพัลส์ก็สามารถมองเห็นได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ

บางครั้งเรียก NIR และ SWIR รวมกันว่า "อินฟราเรดสะท้อน" ในขณะที่ MWIR และ LWIR มักเรียกว่า "อินฟราเรดความร้อน"

การแบ่งส่วนเหล่านี้ไม่แม่นยำและอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสิ่งพิมพ์ ทั้งสามส่วนนี้ใช้สำหรับสังเกตการณ์ช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกัน และด้วยเหตุนี้จึงทำให้มีสภาพแวดล้อมในอวกาศที่แตกต่างกัน

ระบบโฟโตเมตริกที่ใช้กันมากที่สุดในดาราศาสตร์ใช้อักษรตัวพิมพ์ใหญ่กับบริเวณสเปกตรัมต่างๆ ตามฟิลเตอร์ที่ใช้ โดย I, J, H และ K ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นใกล้อินฟราเรด ส่วน L, M, N และ Q หมายถึงช่วงกลางอินฟราเรด ตัวอักษรเหล่านี้มักถูกเข้าใจว่าหมายถึงหน้าต่างบรรยากาศ และมักปรากฏในหัวข้อบทความหลายชิ้น.

รูปแบบการแบ่งการตอบสนองของเซนเซอร์

(Sensor response division scheme)

- ใกล้อินฟราเรด: ตั้งแต่ 0.7 ถึง 1.0 µm (จากจุดสิ้นสุดโดยประมาณของการตอบสนองของดวงตาของมนุษย์ต่อซิลิกอน)

- อินฟราเรดคลื่นสั้น: 1.0 ถึง 3 ไมโครเมตร (จากจุดตัดของซิลิกอนไปจนถึงหน้าต่างบรรยากาศ MWIR) InGaAs ครอบคลุมประมาณ 1.8 ไมโครเมตร เกลือตะกั่วที่มีความไวน้อยกว่าจะครอบคลุมบริเวณนี้ เครื่องตรวจจับ MCT ที่ถูกทำให้เย็นด้วยความเย็นจัดสามารถครอบคลุมบริเวณ 1.0-2.5 ไมโครเมตร

- อินฟราเรดคลื่นกลาง: 3 ถึง 5 µm (กำหนดโดยหน้าต่างบรรยากาศและปกคลุมด้วยอินเดียมแอนติโมไนด์ InSb และปรอทแคดเมียมเทลลูไรด์ HgCdTe และบางส่วนโดยตะกั่วซีลีไนด์ PbSe)

- อินฟราเรดคลื่นยาว: 8 ถึง 12 หรือ 7 ถึง 14 µm (นี่คือหน้าต่างบรรยากาศที่ครอบคลุมโดย HgCdTe และไมโครโบโลมิเตอร์)

- อินฟราเรดคลื่นยาวมาก (VLWIR) (12 ถึงประมาณ 30 µm ปกคลุมด้วยซิลิกอนที่เจือปน)

อินฟราเรดใกล้คือช่วงความยาวคลื่นที่ใกล้เคียงกับรังสีที่สายตามนุษย์สามารถตรวจจับได้มากที่สุด อินฟราเรดกลางและอินฟราเรดไกลจะอยู่ห่างจากสเปกตรัมที่มองเห็นมากขึ้นเรื่อยๆ คำจำกัดความอื่นๆ เป็นไปตามกลไกทางกายภาพที่แตกต่างกัน (จุดสูงสุดของการแผ่รังสี เทียบกับย่านความถี่ และการดูดซับน้ำ) และคำจำกัดความล่าสุดเป็นไปตามเหตุผลทางเทคนิค (ตัวตรวจจับซิลิคอนทั่วไปมีความไวประมาณ 1,050 นาโนเมตร ในขณะที่ความไวของ InGaAs เริ่มต้นประมาณ 950 นาโนเมตรและสิ้นสุดระหว่าง 1,700 ถึง 2,600 นาโนเมตร ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าเฉพาะ) ปัจจุบันยังไม่มีมาตรฐานสากลสำหรับข้อกำหนดเหล่านี้.

จุดเริ่มต้นของอินฟราเรดถูกกำหนด

(Define the start of infrared discussion)

(ตามมาตรฐานที่แตกต่างกัน) ที่ค่าต่างๆ โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 700 นาโนเมตรถึง 800 นาโนเมตร แต่ขอบเขตระหว่างแสงที่มองเห็นและแสงอินฟราเรดไม่ได้ถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจน ดวงตาของมนุษย์มีความไวต่อแสงที่ความยาวคลื่นสูงกว่า 700 นาโนเมตรน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นความยาวคลื่นที่ยาวกว่าจึงไม่ได้ส่งผลต่อฉากที่ได้รับแสงจากแหล่งกำเนิดแสงทั่วไปมากนักแสงอินฟราเรดใกล้ที่มีความเข้มข้นสูงเป็นพิเศษ (เช่น จากเลเซอร์ หลอดไฟ LED หรือแสงกลางวันที่สว่างจ้าและกรองแสงที่มองเห็นได้ออก) สามารถตรวจจับได้ไกลถึงประมาณ 780 นาโนเมตร และจะรับรู้เป็นแสงสีแดง แหล่งกำเนิดแสงที่เข้มข้นซึ่งมีความยาวคลื่นถึง 1,050 นาโนเมตร สามารถมองเห็นเป็นแสงสีแดงทึบๆ ซึ่งทำให้การส่องสว่างด้วยแสงอินฟราเรดใกล้ในที่มืดทำได้ยาก

(โดยปกติปัญหานี้จะแก้ไขได้ด้วยการส่องสว่างทางอ้อม) ใบไม้จะสว่างเป็นพิเศษในแสงอินฟราเรดใกล้ และหากแสงที่มองเห็นได้ทั้งหมดจากรอบๆ ฟิลเตอร์อินฟราเรดถูกปิดกั้น และดวงตามีเวลาปรับตัวกับภาพที่มืดสลัวมากซึ่งผ่านฟิลเตอร์ถ่ายภาพอินฟราเรดแบบทึบแสง ก็จะสามารถมองเห็นปรากฏการณ์ไม้ (Wood Effect) ซึ่งประกอบด้วยใบไม้ที่เรืองแสงอินฟราเรด.

วงดนตรีโทรคมนาคม

(Telecommunication bands)

ในการสื่อสารด้วยแสง สเปกตรัมอินฟราเรดที่ใช้จะถูกแบ่งออกเป็น 7 ย่านความถี่ตามความพร้อมใช้งานของแหล่งกำเนิดแสง วัสดุที่ส่ง/ดูดซับ (เส้นใย) และตัวตรวจจับ ย่านความถี่ C เป็นย่านความถี่หลักสำหรับเครือข่ายโทรคมนาคมระยะไกล ย่านความถี่ S และ L ใช้เทคโนโลยีที่ยังไม่เป็นที่รู้จักมากนัก และยังไม่แพร่หลายนัก.

ความร้อน (Heat)

รังสีอินฟราเรดเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่า "รังสีความร้อน" แต่แสงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ใดๆ ก็ตามจะให้ความร้อนแก่พื้นผิวที่ดูดซับรังสีเหล่านี้

แสงอินฟราเรดจากดวงอาทิตย์มีส่วนทำให้เกิดความร้อนถึง 49% ของโลก ส่วนที่เหลือเกิดจากแสงที่มองเห็นซึ่งถูกดูดซับแล้วแผ่รังสีกลับมาในช่วงความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น เลเซอร์ที่เปล่งแสงที่มองเห็นหรือรังสีอัลตราไวโอเลตสามารถทำให้กระดาษไหม้เกรียมได้ และวัตถุที่ร้อนจัดจะเปล่งรังสีที่มองเห็นได้ออกมา วัตถุที่อุณหภูมิห้องจะเปล่งรังสีที่กระจุกตัวส่วนใหญ่ในช่วง 8 ถึง 25 ไมโครเมตร แต่ก็ไม่ต่างจากการเปล่งแสงที่มองเห็นจากวัตถุที่ร้อนจัด และรังสีอัลตราไวโอเลตจากวัตถุที่ร้อนกว่า (ดูกฎการกระจัดของวัตถุดำและวีน).

ความร้อน คือพลังงานที่เคลื่อนที่ผ่านซึ่งไหลเนื่องจาก

ความแตกต่างของอุณหภูมิ ไม่เหมือนความร้อน

ส่งโดยการนำความร้อน หรือการพาความร้อน การแผ่รังสีความร้อนสามารถแพร่กระจายผ่านสุญญากาศ ความร้อนรังสีมีลักษณะเฉพาะโดยเฉพาะอย่างยิ่งสเปกตรัมของความยาวคลื่นต่างๆ มากมาย

ที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยจากวัตถุ

เนื่องจากการสั่นสะเทือนของโมเลกุลที่

อุณหภูมิที่กำหนด รังสีความร้อนได้ ถูกปล่อยออกมาจากวัตถุที่ความยาวคลื่นใดๆ

และที่อุณหภูมิสูงมาก เช่นนี้ รังสีมีความสัมพันธ์กับสเปกตรัมไกลเหนืออินฟราเรดขยายออกไปสู่การมองเห็นได้รังสีอัลตราไวโอเลต และแม้แต่บริเวณรังสีเอกซ์ (เช่นโคโรนาของดวงอาทิตย์)

ดังนั้น สมาคมนิยมของรังสีอินฟราเรดที่มีการแผ่รังสีความร้อนเป็นเพียงเรื่องบังเอิญตามอุณหภูมิโดยทั่วไป (ค่อนข้างต่ำ)พบบริเวณใกล้พื้นผิวโลก

แนวคิด เรื่องการแผ่รังสีมีความสำคัญในความเข้าใจเกี่ยวกับการแผ่รังสีอินฟราเรดของวัตถุนี่ คือคุณสมบัติของพื้นผิวที่อธิบายถึงการแผ่รังสีความร้อนที่เบี่ยงเบนไปจากอุดมคติของวัตถุดำ เพื่ออธิบายเพิ่มเติม วัตถุสองชิ้นที่อุณหภูมิทางกายภาพเดียวกันอาจไม่แสดงภาพอินฟราเรดเดียวกัน หากวัตถุทั้งสองมีค่าการแผ่รังสีต่างกัน ตัวอย่างเช่น สำหรับค่าการแผ่รังสีที่ตั้งไว้ล่วงหน้า วัตถุที่มีค่าการแผ่รังสีสูงกว่าจะดูร้อนกว่า และวัตถุที่มีค่าการแผ่รังสีต่ำกว่าจะดูเย็นกว่า (โดยสมมติว่าสภาพแวดล้อมโดยรอบเย็นกว่าวัตถุที่มองเห็น ซึ่งมักเกิดขึ้นบ่อยครั้ง) เมื่อวัตถุมีค่าการแผ่รังสีต่ำกว่าค่าปกติ วัตถุนั้นจะมีสมบัติการสะท้อนแสงและ/หรือความโปร่งใส และอุณหภูมิของ

สภาพแวดล้อมโดยรอบเป็นบางส่วน

สะท้อนและ/หรือส่งผ่านวัตถุ หากวัตถุอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ร้อนกว่า วัตถุที่มีค่าการแผ่รังสีต่ำกว่าที่อุณหภูมิเดียวกันก็มีแนวโน้มที่จะสะท้อนและ/หรือส่งผ่านดูเหมือนจะร้อนกว่าแบบที่เปล่งแสงมากกว่า

หนึ่ง. ด้วยเหตุนี้การเลือกที่ไม่ถูกต้องการแผ่รังสีและไม่ได้คำนึงถึงอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมจะให้

ผลลัพธ์ไม่แม่นยำเมื่อใช้อินฟราเรดกล้อง และไพโรมิเตอร์.

การใช้งาน (Applications)

การมองเห็นตอนกลางคืน (Night vision)

อินฟราเรดถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนเมื่อมีแสงที่มองเห็นได้ไม่เพียงพอ อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนทำงานผ่านกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการแปลงโฟตอนของแสงโดยรอบให้เป็นอิเล็กตรอน ซึ่งจะถูกขยายด้วยกระบวนการทางเคมีและไฟฟ้า แล้วจึงแปลงกลับเป็นแสงที่มองเห็นได้ แหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดสามารถนำมาใช้เพื่อเพิ่มปริมาณแสงโดยรอบที่มีอยู่สำหรับการแปลงโดยอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน ซึ่งจะช่วยเพิ่มการมองเห็นในที่มืดโดยไม่ต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มองเห็นได้จริง

การใช้แสงอินฟราเรดและอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนไม่ควรสับสนกับการถ่ายภาพความร้อน ซึ่งสร้างภาพโดยอาศัยความแตกต่างของอุณหภูมิพื้นผิวด้วยการตรวจจับรังสีอินฟราเรด (ความร้อน) ที่แผ่ออกมาจากวัตถุและสภาพแวดล้อมโดยรอบ.

เทอร์โมกราฟฟี

(Thermography)

รังสีอินฟราเรดสามารถนำมาใช้เพื่อประเมินค่าการแผ่รังสีจากระยะไกลได้ (หากทราบค่าการแผ่รังสี) วิธีนี้เรียกว่า เทอร์โมกราฟี หรือในกรณีของวัตถุที่ร้อนจัดใน NIR หรือวัตถุที่มองเห็นได้ เรียกว่า ไพโรมิเตอร์ เทอร์โมกราฟี (การถ่ายภาพความร้อน) ส่วนใหญ่ใช้ในทางทหารและอุตสาหกรรม แต่เทคโนโลยีนี้กำลังเข้าสู่ตลาดสาธารณะในรูปแบบของกล้องอินฟราเรดบนรถยนต์ เนื่องจากต้นทุนการผลิตที่ลดลงอย่างมาก

กล้องเทอร์โมกราฟิกตรวจจับรังสีในช่วงอินฟราเรดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (ประมาณ 9,000-14,000 นาโนเมตร หรือ 9-14 ไมโครเมตร) และสร้างภาพของรังสีดังกล่าว

เนื่องจากรังสีอินฟราเรดถูกปล่อยออกมาจากวัตถุทุกชนิดโดยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ตามกฎการแผ่รังสีของวัตถุดำ เทอร์โมกราฟีจึงทำให้สามารถ "มองเห็น" สภาพแวดล้อมได้ไม่ว่าจะมีแสงสว่างที่มองเห็นได้หรือไม่ก็ตาม ปริมาณรังสีที่ปล่อยออกมาจากวัตถุจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ดังนั้น เทอร์โมกราฟีจึงทำให้สามารถมองเห็นการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ (จึงเป็นที่มาของชื่อนี้).

การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม

(Hyperspectral imaging)

ภาพไฮเปอร์สเปกตรัมคือ "ภาพ" ที่มีสเปกตรัมต่อเนื่องตลอดช่วงสเปกตรัมที่กว้างในแต่ละพิกเซล การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมกำลังได้รับความสำคัญมากขึ้นในสาขาสเปกโทรสโกปีประยุกต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับบริเวณสเปกตรัม NIR, SWIR, MWIR และ LWIR การประยุกต์ใช้ทั่วไป ได้แก่ การวัดทางชีวภาพ แร่วิทยา การป้องกันประเทศ และอุตสาหกรรม

การถ่ายภาพอินฟราเรดความร้อนแบบไฮเปอร์สเปกตรัลสามารถทำได้ในลักษณะเดียวกันโดยใช้กล้องเทอร์โมกราฟิก โดยมีความแตกต่างพื้นฐานคือแต่ละพิกเซลจะมีสเปกตรัม LWIR เต็มรูปแบบ

ด้วยเหตุนี้ การระบุวัตถุทางเคมีจึงสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงภายนอก เช่น ดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ กล้องประเภทนี้มักใช้สำหรับการวัดทางธรณีวิทยา การเฝ้าระวังกลางแจ้ง และการใช้งานกับโดรน.

ภาพอื่นๆ

(Other imaging)

ในการถ่ายภาพอินฟราเรด จะใช้ฟิลเตอร์อินฟราเรดเพื่อจับภาพสเปกตรัมอินฟราเรดใกล้

กล้องดิจิทัลมักใช้ตัวบล็อกอินฟราเรด

(Digital cameras often use infrared blockers)

กล้องดิจิทัลและโทรศัพท์ที่มีกล้องราคาถูกกว่ามีฟิลเตอร์ที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า และสามารถแสดงภาพอินฟราเรดใกล้ที่มีความเข้มสูงได้ ซึ่งจะปรากฏเป็นสีม่วงขาวสว่าง ปัญหานี้เห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อถ่ายภาพวัตถุใกล้บริเวณที่มีแสงอินฟราเรด (เช่น ใกล้หลอดไฟ) ซึ่งสัญญาณรบกวนจากอินฟราเรดที่เกิดขึ้นอาจทำให้ภาพเสียไป นอกจากนี้ยังมีเทคนิคที่เรียกว่าการถ่ายภาพแบบ 'T-ray' ซึ่งเป็นการถ่ายภาพโดยใช้รังสีอินฟราเรดไกลหรือเทราเฮิรตซ์ การขาดแหล่งกำเนิดแสงที่สว่างอาจทำให้การถ่ายภาพเทราเฮิรตซ์มีความท้าทายมากกว่าเทคนิคการถ่ายภาพอินฟราเรดอื่นๆ เมื่อเร็วๆ นี้ การถ่ายภาพแบบ T-ray ได้รับความสนใจอย่างมาก เนื่องจากมีการพัฒนาใหม่ๆ มากมาย เช่น สเปกโทรสโกปีโดเมนเวลาเทราเฮิรตซ์.

การติดตาม (Tracking)

การติดตามด้วยอินฟราเรด หรือที่รู้จักกันในชื่อการกลับบ้านด้วยอินฟราเรด หมายถึงระบบนำวิถีขีปนาวุธแบบพาสซีฟ ซึ่งใช้การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากเป้าหมายในช่วงสเปกตรัมอินฟราเรดเพื่อติดตามเป้าหมาย ขีปนาวุธที่ใช้การแสวงหาด้วยอินฟราเรดมักถูกเรียกว่า "ผู้ค้นหาความร้อน" เนื่องจากอินฟราเรด (IR) มีความถี่ต่ำกว่าสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้เล็กน้อย และถูกแผ่รังสีออกมาอย่างรุนแรงจากวัตถุร้อน วัตถุหลายชนิด เช่น คน เครื่องยนต์ยานพาหนะ และเครื่องบิน ล้วนสร้างและกักเก็บความร้อน จึงมองเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดของแสง เมื่อเทียบกับวัตถุที่อยู่เบื้องหลัง.

เครื่องทำความร้อน (Heating)

รังสีอินฟราเรดสามารถใช้เป็นแหล่งความร้อนโดยเจตนาได้ (Infrared radiation can be used as an intentional heat sourc)

ตัวอย่างเช่น ใช้ในห้องซาวน่าอินฟราเรดเพื่อให้ความร้อนแก่ผู้โดยสาร นอกจากนี้ยังอาจใช้ในการทำความร้อนอื่นๆ เช่น เพื่อขจัดน้ำแข็งออกจากปีกเครื่องบิน (การขจัดน้ำแข็ง) การทำความร้อนด้วยอินฟราเรดกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม เช่น การบ่มการเคลือบ การขึ้นรูปพลาสติก การอบอ่อน การเชื่อมพลาสติก และการอบแห้งการพิมพ์ ในการใช้งานเหล่านี้ เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดจะเข้ามาแทนที่เตาอบแบบพาความร้อนและระบบทำความร้อนแบบสัมผัส.

ระบายความร้อน (Cooling)

มีเทคโนโลยีหรือเทคโนโลยีที่นำเสนอหลากหลายรูปแบบที่ใช้ประโยชน์จากการแผ่รังสีอินฟราเรดเพื่อทำความเย็นอาคารหรือระบบอื่นๆ บริเวณ LWIR (8-15 ไมโครเมตร) มีประโยชน์อย่างยิ่ง เนื่องจากรังสีบางส่วนที่ความยาวคลื่นเหล่านี้สามารถเล็ดลอดออกสู่อวกาศผ่านหน้าต่างอินฟราเรดของชั้นบรรยากาศได้

นี่คือวิธีที่พื้นผิวระบายความร้อนแบบแผ่รังสีความร้อนตอนกลางวันแบบพาสซีฟ (PDRC) สามารถบรรลุอุณหภูมิความเย็นต่ำกว่าอุณหภูมิห้องภายใต้ความเข้มของแสงอาทิตย์โดยตรง ช่วยเพิ่มการไหลเวียนความร้อนจากพื้นดินสู่อวกาศโดยไม่สิ้นเปลืองพลังงานหรือมลพิษ พื้นผิว PDRC เพิ่มประสิทธิภาพการสะท้อนแสงอาทิตย์คลื่นสั้นสูงสุดเพื่อลดความร้อนที่ได้รับ ในขณะเดียวกันก็ยังคงรักษาการถ่ายเทความร้อนจากรังสีอินฟราเรดคลื่นยาว (LWIR) ไว้อย่างแข็งแกร่ง เมื่อจินตนาการถึงวิธีการระบายความร้อนนี้ในระดับโลก ได้รับการเสนอขึ้นเพื่อชะลอหรือแม้แต่ย้อนกลับภาวะโลกร้อน โดยมีการประมาณการบางส่วนเสนอให้ครอบคลุมพื้นที่ผิวโลกที่ 1-2% เพื่อสร้างสมดุลของการไหลของความร้อนทั่วโลก.

การสื่อสาร

(Communications)

การส่งข้อมูล IR ยังใช้ใน การสื่อสารระยะใกล้ระหว่างอุปกรณ์ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์และผู้ช่วยดิจิทัลส่วนบุคคล อุปกรณ์เหล่านี้มักเป็นไปตามมาตรฐานที่เผยแพร่โดย IrDA (สมาคมข้อมูลอินฟราเรด) รีโมทคอนโทรลและอุปกรณ์ IrDA ใช้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด (LED) เพื่อปล่อยรังสีอินฟราเรด ซึ่งอาจถูกรวมตัวโดยเลนส์ให้เป็นลำแสงที่ผู้ใช้เล็งไปที่เครื่องตรวจจับ ลำแสงจะถูกปรับ หรือเปิดและปิด ตามรหัสที่เครื่องรับแปลความหมาย โดยทั่วไปแล้วจะใช้อินฟราเรดใกล้มาก (ต่ำกว่า 800 นาโนเมตร) ด้วยเหตุผลเชิงปฏิบัติ ความยาวคลื่นนี้จะถูกตรวจจับได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยโฟโตไดโอดซิลิคอนราคาไม่แพง ซึ่งเครื่องรับใช้เพื่อแปลงรังสีที่ตรวจจับได้เป็นกระแสไฟฟ้า สัญญาณไฟฟ้าดังกล่าวจะถูกส่งผ่านตัวกรองความถี่สูง (high-pass filter)

ซึ่งรักษาจังหวะการเต้นของชีพจรที่รวดเร็วจากเครื่องส่งสัญญาณอินฟราเรดไว้ แต่กรองรังสีอินฟราเรดที่เปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ จากแสงโดยรอบออกไป การสื่อสารด้วยอินฟราเรดมีประโยชน์สำหรับการใช้งานภายในอาคารในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของประชากรสูง อินฟราเรดไม่สามารถทะลุผ่านผนังได้ จึงไม่รบกวนอุปกรณ์อื่นๆ ในห้องที่อยู่ติดกัน อินฟราเรดเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับรีโมทคอนโทรลในการสั่งการเครื่องใช้ไฟฟ้า โปรโตคอลรีโมทคอนโทรลอินฟราเรด เช่น RC-5 และ SIRC ถูกนำมาใช้เพื่อสื่อสารกับอินฟราเรด.

การสื่อสารด้วยแสงในพื้นที่ว่างโดยใช้เลเซอร์อินฟราเรดอาจเป็นวิธีที่ประหยัดกว่าในการติดตั้งลิงก์การสื่อสารในเขตเมืองที่มีความเร็วสูงถึง 4 กิกะบิตต่อวินาที เมื่อเทียบกับค่าใช้จ่ายในการฝังสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ยกเว้นความเสียหายจากรังสี "เนื่องจากดวงตาไม่สามารถตรวจจับอินฟราเรดได้ การกระพริบตาหรือหลับตาเพื่อป้องกันหรือลดความเสียหายจึงอาจไม่เกิดขึ้น"

เลเซอร์อินฟราเรดใช้เพื่อให้แสงสว่างสำหรับระบบสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสงความยาวคลื่นประมาณ 1,330 นาโนเมตร (กระจายน้อยที่สุด) หรือ 1,550 นาโนเมตร (ส่งผ่านได้ดีที่สุด) เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับเส้นใยซิลิกามาตรฐาน การส่งข้อมูลอินฟราเรดของป้ายพิมพ์ในรูปแบบเสียงกำลังได้รับการวิจัยเพื่อช่วยเหลือผู้พิการทางสายตา ผ่านโครงการป้ายเสียงอินฟราเรดระยะไกล.

-การส่งข้อมูล IR จากอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่งบางครั้งเรียกว่าการส่งสัญญาณ

- บางครั้งใช้ IR สำหรับเสียงช่วยเหลือเป็นทางเลือกแทนลูปเหนี่ยวนำเสียง.

สเปกโทรสโกปี (Spectroscopy)

สเปกโทรสโกปีการสั่นแบบอินฟราเรด (ดูเพิ่มเติมที่สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดใกล้) เป็นเทคนิคที่สามารถใช้เพื่อระบุโมเลกุลโดยการวิเคราะห์พันธะที่เป็นองค์ประกอบของโมเลกุล พันธะเคมีแต่ละพันธะในโมเลกุลจะสั่นที่ความถี่เฉพาะของพันธะนั้น กลุ่มอะตอมในโมเลกุล (เช่น CH2) อาจมีโหมดการสั่นหลายแบบที่เกิดจากการเคลื่อนที่แบบยืดและโค้งงอของกลุ่มอะตอมโดยรวม หากการสั่นนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของไดโพลในโมเลกุล มันจะดูดซับโฟตอนที่มีความถี่เท่ากัน ความถี่การสั่นของโมเลกุลส่วนใหญ่สอดคล้องกับความถี่ของแสงอินฟราเรด

โดยทั่วไป เทคนิคนี้ใช้ในการศึกษาสารประกอบอินทรีย์โดยใช้รังสีอินฟราเรดช่วงกลาง 4,000-400 ซม. -1 โดยจะบันทึกสเปกตรัมของความถี่การดูดกลืนทั้งหมดในตัวอย่าง ซึ่งสามารถนำไปใช้เพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบของตัวอย่างในแง่ของหมู่เคมีที่ปรากฏและความบริสุทธิ์ (ตัวอย่างเช่น ตัวอย่างที่เปียกจะแสดงการดูดกลืน O-H กว้างประมาณ 3,200 ซม. -1) หน่วยสำหรับการแสดงรังสีในการประยุกต์ใช้นี้ คือ cm¯¹ ซึ่งคือเลขคลื่นสเปกโทรสโกปี มันคือความถี่หารด้วยความเร็วแสงในสุญญากาศ.

มาตรวิทยาของฟิล์มบาง

(Thin film metrology)

ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ แสงอินฟราเรด

สามารถนำมาใช้เพื่อจำแนกลักษณะของวัสดุ เช่น ฟิล์มบางและโครงสร้างร่องลึกแบบคาบ การวัดค่าการสะท้อนแสงจากพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์สารกึ่งตัวนำ ทำให้สามารถหาค่าดัชนีหักเห (n) และค่าสัมประสิทธิ์การสูญพันธุ์ (k) ได้จากสมการการกระจายตัวของโฟรูฮี-บลูเมอร์ ค่าการสะท้อนแสงจากแสงอินฟราเรดยังสามารถนำไปใช้ในการกำหนดขนาดวิกฤต ความลึก และมุมผนังด้านข้างของโครงสร้างร่องลึกที่มีอัตราส่วนกว้างยาวสูงได้อีกด้วย.

-

-

เรียบเรียงบทความ ภาษาไทย

โดย : รัชรินทร์ดา เตชะประสาน🇹🇭

เคลียร์มิลลี่8888🇹🇭

ประเทศไทย 2568🇹🇭

10 กรกฎาคม 2568,  19 : 46 น.🇹🇭

#StellariumThailand🇹🇭

#PhasesOfTheMoonThailand🇹🇭

#QueenOfTheUniverse👑🇹🇭

#ThailandBrandKingRama10👑🇹🇭

#Klearmilly8888🇹🇭

https://www.facebook.com/share/p/1B6UU6is5F/?mibextid=oFDknk