Raggi infrarossi

Che cosa sono i raggi infrarossi?

I raggi infrarossi, noti anche come radiazioni infrarosse o raggi IR, sono radiazioni elettromagnetiche caratterizzate da lunghezze d'onda comprese tra 0,78 µm (limite del visibile) e 1000 µm.

Tali valori di lunghezze d'onda sono superiori a quelle della luce rossa visibile e inferiori a quelli delle microonde.

spettro elettromagnetico

Spettro elettromagnetico.

Questa ampia gamma spettrale viene a sua volta suddivisa in tre regioni:

IR vicino (o NIR, Near InfraRed) che comprende radiazioni elettromagnetiche con lunghezze d'onda comprese tra 0,78 e 2,5 µm;
IR medio (o MIR, Mid InfraRed) che comprende radiazioni elettromagnetiche con lunghezze d'onda comprese tra 2,5 e 50 µm;
IR lontano (o FIR, Far InfraRed) che comprende radiazioni elettromagnetiche con lunghezze d'onda comprese tra 50 e 2,5 µm.

In termini di numeri d'onda (= 1 / λ), la suddivisione precedente può essere così schematizzata:

IR vicino, caratterizzato da numeri d'onda compresi tra 13000 cm^-1 e 4000 cm^-1;
IR medio, caratterizzato da numeri d'onda compresi tra 4000 cm^-1 e 200 cm^-1;
IR lontano, caratterizzato da numeri d'onda compresi tra 200 cm^-1 e 10 cm^-1.

La radiazione IR fu scoperta dal fisico inglese William Herschel (1738-1822) nello spettro del Sole.

Ogni corpo con temperatura superiore allo zero assoluto (in pratica tutti gli oggetti che ci circondano) emettono radiazioni elettromagnetiche appartenenti a questa banda. La radiazione infrarossa è infatti quella emessa in prevalenza da tutti i corpi dotati di temperatura superiore allo zero assoluto. Circa il 50% della radiazione solare viene messa in questa regione spettrale.

Nella spettrofotometria infrarossa i prismi e le lenti degli strumenti utilizzati non possono essere di vetro perché la sua trasparenza è limitata a radiazioni elettromagnetiche la cui lunghezze d'onda è compresa tra 0,3 e 1,0 µm. Al vetro si preferisce il quarzo che però - in questa gamma spettrale - è poco dispersivo.

Impieghi dei raggi infrarossi

I raggi IR vengono impiegati:

in apparecchi di visione notturna;
come mezzo di trasmissione dati nei telecomandi per televisione, tra computer, tra smartphone;
in apparecchi utilizzati dai pompieri per orientarsi in ambienti ricchi di fumo;
nella spettrofotometria IR.

Gli infrarossi sono utilizzati per la rilevazione della temperatura dei corpi tramite termoscanner, nei telecomandi delle TV e nelle telecamere a visione notturna che ricostruiscono le immagini tramite colorazione di rosso / blu delle parti più calde o fredde.

Termoscanner gatto

La relazione che lega la lunghezza d'onda prevalentemente emessa da un corpo e la sua temperatura è la cosiddetta legge di Wien per cui:

Legge di Wien infrarossi

in cui T è la temperatura assoluta a cui si trova il corpo. Se T è compresa tra 5 K e 3000 K allora è semplice calcolare come il picco massimo di lunghezza d'onda emessa cada proprio nella regione degli infrarossi.