A radiação infravermelha (IR), ou luz infravermelha, é um tipo de energia radiante que é invisível aos olhos humanos, mas que podemos sentir como calor. Todos os objetos no universo emitem algum nível de radiação infravermelha, mas duas das fontes mais óbvias são o sol e o fogo.
IR é um tipo de radiação eletromagnética, um continuum de frequências produzidas quando os átomos absorvem e liberam energia. Da maior para a menor frequência, a radiação eletromagnética inclui raios gama, raios X, radiação ultravioleta, luz visível, radiação infravermelha, microondas e ondas de rádio. Juntos, esses tipos de radiação compõem o espectro eletromagnético.
O astrônomo britânico William Herschel descobriu a luz infravermelha em 1800, segundo a NASA. Em um experimento para medir a diferença de temperatura entre as cores no espectro visível, ele colocou termômetros no caminho da luz dentro de cada cor do espectro visível. Ele observou um aumento na temperatura do azul para o vermelho e encontrou uma medição de temperatura ainda mais quente logo após a extremidade vermelha do espectro visível.
Dentro do espectro eletromagnético, as ondas infravermelhas ocorrem em frequências acima das microondas e logo abaixo das da luz visível vermelha, daí o nome "infravermelho". As ondas de radiação infravermelha são mais longas que as da luz visível, de acordo com o Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). As frequências de infravermelho variam de cerca de 3 gigahertz (GHz) a cerca de 400 terahertz (THz), e estima-se que os comprimentos de onda variam entre 1.000 micrômetros (µm) e 760 nanômetros (2,9921 polegadas), embora esses valores não sejam definitivos, de acordo com a NASA.
Semelhante ao espectro de luz visível, que varia de violeta (o menor comprimento de onda da luz visível) a vermelho (maior comprimento de onda), a radiação infravermelha possui seu próprio intervalo de comprimentos de onda. As ondas mais curtas "infravermelho próximo", que estão mais próximas da luz visível no espectro eletromagnético, não emitem calor detectável e são as que são descarregadas do controle remoto da TV para mudar os canais. As ondas mais longas do "infravermelho distante", que estão mais próximas da seção de microondas no espectro eletromagnético, podem ser sentidas como calor intenso, como o calor da luz solar ou do fogo, segundo a NASA.
A radiação infravermelha é uma das três maneiras pelas quais o calor é transferido de um lugar para outro, os outros dois sendo convecção e condução. Tudo com uma temperatura acima de 5 graus Kelvin (menos 450 graus Fahrenheit ou menos 268 graus Celsius) emite radiação infravermelha. O sol libera metade de sua energia total como RI, e grande parte da luz visível da estrela é absorvida e reemitida como RI, de acordo com a Universidade do Tennessee.
Utilizações domésticas
Aparelhos domésticos, como lâmpadas de calor e torradeiras, usam radiação infravermelha para transmitir calor, assim como aquecedores industriais, como os usados para secar e curar materiais. Lâmpadas incandescentes convertem apenas cerca de 10% de sua energia elétrica em energia visível, enquanto os outros 90% são convertidos em radiação infravermelha, de acordo com a Agência de Proteção Ambiental.
Lasers infravermelhos podem ser usados para comunicações ponto a ponto em distâncias de algumas centenas de metros ou jardas. Os controles remotos da TV que dependem da radiação infravermelha disparam pulsos de energia IR de um diodo emissor de luz (LED) para um receptor de infravermelho na TV, de acordo com o How Stuff Works. O receptor converte os pulsos de luz em sinais elétricos que instruem um microprocessador a executar o comando programado.
Sensor infravermelho
Uma das aplicações mais úteis do espectro de infravermelho está na detecção e detecção. Todos os objetos na Terra emitem radiação infravermelha na forma de calor. Isso pode ser detectado por sensores eletrônicos, como os usados em óculos de visão noturna e câmeras infravermelhas.
Um exemplo simples desse sensor é o bolômetro, que consiste em um telescópio com um resistor sensível à temperatura, ou termistor, em seu ponto focal, de acordo com a Universidade da Califórnia, Berkeley (UCB). Se um corpo quente entrar no campo de visão deste instrumento, o calor causará uma mudança detectável na tensão através do termistor.
As câmeras de visão noturna usam uma versão mais sofisticada de um bolômetro. Essas câmeras geralmente contêm chips de imagem de dispositivo acoplado a carga (CCD) sensíveis à luz infravermelha. A imagem formada pelo CCD pode então ser reproduzida na luz visível. Esses sistemas podem ser pequenos o suficiente para serem usados em dispositivos portáteis ou em óculos de visão noturna vestíveis. As câmeras também podem ser usadas para mira com ou sem a adição de um laser infravermelho para a mira.
A espectroscopia de infravermelho mede as emissões de IR de materiais em comprimentos de onda específicos. O espectro IV de uma substância mostra quedas e picos característicos à medida que os fótons (partículas de luz) são absorvidos ou emitidos pelos elétrons nas moléculas, à medida que os elétrons transitam entre as órbitas ou os níveis de energia. Esta informação espectroscópica pode então ser usada para identificar substâncias e monitorar reações químicas.
De acordo com Robert Mayanovic, professor de física da Universidade Estadual do Missouri, a espectroscopia no infravermelho, como a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), é altamente útil para inúmeras aplicações científicas. Isso inclui o estudo de sistemas moleculares e materiais 2D, como o grafeno.
Astronomia infravermelha
Caltech descreve a astronomia infravermelha como "a detecção e o estudo da radiação infravermelha (energia térmica) emitida pelos objetos no universo". Os avanços nos sistemas de imagens de CCD por infravermelho permitiram a observação detalhada da distribuição de fontes de infravermelho no espaço, revelando estruturas complexas em nebulosas, galáxias e a estrutura em larga escala do universo.
Uma das vantagens da observação infravermelha é que ela pode detectar objetos muito frios para emitir luz visível. Isso levou à descoberta de objetos anteriormente desconhecidos, incluindo cometas, asteróides e finas nuvens de poeira interestelar que parecem prevalecer em toda a galáxia.
A astronomia por infravermelho é particularmente útil para observar moléculas frias de gás e determinar a composição química de partículas de poeira no meio interestelar, disse Robert Patterson, professor de astronomia da Missouri State University. Essas observações são realizadas usando detectores CCD especializados que são sensíveis aos fótons de infravermelho.
Outra vantagem da radiação infravermelha é que seu comprimento de onda maior significa que ela não dispersa tanto quanto a luz visível, de acordo com a NASA. Enquanto a luz visível pode ser absorvida ou refletida por partículas de gás e poeira, as ondas infravermelhas mais longas simplesmente contornam essas pequenas obstruções. Devido a essa propriedade, o IR pode ser usado para observar objetos cuja luz é obscurecida por gás e poeira. Tais objetos incluem estrelas recém-formadas embutidas em nebulosas ou no centro da galáxia da Terra.
Este artigo foi atualizado em 27 de fevereiro de 2019 pela colaboradora da Live Science Traci Pedersen.
