อินฟราเรด

ภาพถ่ายมนุษย์ในย่าน mid-infrared เป็นภาพที่เกิดจากรังสีความร้อนที่แผ่ออกมาจากคน

รังสีอินฟราเรด (อังกฤษ: Infrared, IR) มีชื่อเรียกอีกชื่อว่า รังสีใต้แดง หรือรังสีความร้อน เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นอยู่ระหว่างคลื่นวิทยุและแสงมีความถี่ในช่วง 10¹¹ – 10¹⁴ เฮิร์ตซ์หรือความยาวคลื่นตั้งแต่ 1-1000 ไมโครเมตร มีความถี่ในช่วงเดียวกับไมโครเวฟ มีความยาวคลื่นอยู่ระหว่างแสงสีแดงกับคลื่นวิทยุสสารทุกชนิดที่มีอุณหภูมิอยู่ระหว่าง -200 องศาเซลเซียสถึง 4,000 องศาเซลเซียส จะปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมา คุณสมบัติเฉพาะตัวของรังสีอินฟราเรด เช่น ไม่เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ที่แตกต่างกันก็คือ คุณสมบัติที่ขึ้นอยู่กับความถี่ คือยิ่งความถี่สูงมากขึ้น พลังงานก็สูงขึ้นด้วย

 ถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ คือ เซอร์ วิลเลียม เฮอร์เชล ซึ่งได้ค้นพบ รังสีอินฟราเรดสเปกตรัมในปี ค.ศ. 1800 จากการทดลองโดยทดสอบว่าในเลนส์แต่ละสี จะเปลี่ยนค่าแสดงความร้อนของดวงอาทิตย์หรือไม่ จึงประดิษฐ์อุปกรณ์การทดลองเพื่อหาคำตอบใช้ปริซึมแยกแสง แล้วให้แสงต่างๆมาตกที่เทอร์โมมิเตอร์ก็ตั้งเทอร์โมมิเตอร์ตัวหนึ่งนอกเหนือจากแสงสีต่าง ๆ นั้น เพื่อเป็นตัวควบคุมการทดลอง ปรากฏว่า แสงสีต่าง มีอุณหภูมิสูงกว่าแสงสีขาว และอุณหภูมิสูงขึ้นจาก สีม่วง ไปหาสีแดง ปรากฏว่า เทอร์โมมิเตอร์ ตัวที่อยู่นอกเหนือจากแสงสีแดงนั้น กลับวัดได้อุณหภูมิสูงกว่าทุกตัว พบว่า ส่วนของแสงที่มองไม่เห็นแต่ร้อนกว่าสีแดงนี้ มีคุณสมบัติทางกายภาพเช่นเดียวกับคลื่นแสงที่มองเห็นได้ทุกประการ เช่น การหักเห ดูดซับ ส่องผ่านหรือไม่ผ่านตัวกลาง รังสีที่ถูกค้นพบใหม่นี้ตั้งชื่อว่า "รังสีอินฟราเรด" (ขอบเขตที่ต่ำกว่าแถบสีแดงหรือรังสีใต้แดง) 

ในการใช้ประโยชน์ ใช้ในการควบคุมเครื่องใช้ระบบไกล (remote control) สร้างกล้องอินฟราเรดที่สามารถมองเห็นวัตถุในความมืดได้ เช่น อเมริกาสามารถใช้กล้องอินฟราเรดมองเห็นเวียตกงได้ตั้งแต่สมัยสงครามเวียดนาม และสัตว์หลายชนิดมีนัยน์ตารับรู้รังสีชนิดนี้ได้ ทำให้มองเห็นหรือล่าเหยื่อได้ในเวลากลางคืน

เรามองไม่เห็นรังสีอินฟราเรด แต่เราก็รู้สึกถึงความร้อนได้ สัตว์บางชนิด เช่น งู มีประสาทสัมผัสรังสีอินฟราเรด มันสามารถทราบตำแหน่งของเหยื่อได้ โดยการสัมผัสรังสีอินฟราเรดซึ่งแผ่ออกมาจากร่างกายของเหยื่อ รังสีที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่าแสงสีม่วงเรียกว่า "รังสีอัลตราไวโอเลต"

โลกและสิ่งมีชีวิตแผ่รังสีอินฟราเรดออกมา เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำ ในบรรยากาศดูดซับรังสีนี้ไว้ ทำให้โลกมีความอบอุ่น เหมาะกับการดำรงชีวิตของเรา 

รังสีอินฟราเรดสามารถแบ่งช่วงความยาวคลื่นได้เป็น 3 ช่วงคือ

• ช่วงที่ 1 รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้น (NIR) ช่วงคลื่นสั้นของรังสีอินฟราเรดจะมีความยาวคลื่นประมาณ 0.7 ไมโครเมตรจนถึง 1.5 ไมโครเมตรรังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นสั้นมักจะประยุกต์ใช้ในงานถ่ายภาพความร้อน
• ช่วงที่ 2 รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นกลาง (MIR) ช่วงคลื่นกลางของรังสีอินฟราเรดจะมีความยาวคลื่นประมาณ 1.5 ไมโครเมตรจนถึง 5.6 ไมโครเมตร อินฟราเรดระยะกลางมักประยุกต์ใช้กับระบบนำวิถีของจรวด Missile
• ช่วงที่ 3 รังสีอินฟราเรดช่วงคลื่นยาว (FIR) ช่วงคลื่นยาวของรังสีอินฟราเรดจะมีความยาวคลื่นประมาณ 5.6 ไมโครเมตรขึ้นไป รังสีประเภทนี้เป็นช่วงคลื่นยาวจึงมีพลังงานความร้อนไม่มากนักจึงนิยมใช้ในการบำบัดผู้ป่วย เช่น อาการปวดเมื่อยเรื้อรัง และผู้ป่วยด้วยโรคความดันโลหิต รวมถึงการควบคุมน้ำหนัก เป็นต้

การประยุกต์ใช้อินฟราเรดในชีวิตประจำวัน

• กล้องถ่ายรูปใช้กลางคืน และกล้องส่องทางไกลที่ใช้ในเวลากลางคืน แสดงภาพความร้อน เพิ่มความปลอดภัยเวลาขับรถในเวลากลางคืน
• รีโมทคอนโทรลในเครื่องใช้ไฟฟ้าก็เป็นอินฟราเรดอีกชนิดหนึ่ง
• การไล่ล่าทางทหาร มิสไซล์ ที่ใช้ไล่ล่าเครื่องบินก็เป็นอินฟราเรดอีกชนิดหนึ่ง
• เครื่องกำเนิดความร้อนทั่วไป เช่นเตาแก๊สอินฟราเรดในครัวเรือน เครื่องกำเนิดความร้อนในห้องซาวด์น่า
• แผ่นกายภาพบำบัด มีเป็นประคบร้อนอินฟราเรด ปัจจุบันเป็นวิธีการ กายภาพบำบัดที่ปลอดภัยชนิดหนึ่ง

เช่น ความร้อนอุณหภูมิต่ำมาจากอินฟราเรด สามารถซึมเข้าลึกถึงผิวหนัง 1-1.5 นิ้ว ลดอาการปวดหัวเข่า หรือทำให้แผลเรื้อรัง โลหิตหมุนเวียนดีขึ้นจึงทำให้แผลหายเร็ว

ข้อดี

1. สามารถเคลื่อนย้ายอุปกรณ์ได้ง่าย
2. ไม่ต้องติดตั้งสัญญาณ

ข้อเสีย

1. ต้องไม่มีสิ่งใดมากีดขวางเส้นสายตาของทั้งเครื่องรับและเครื่องส่ง....
2. ระยะทางในการส่งข้อมูลสั้น

ประวัติ

เซอร์ วิลเลียม เฮอร์เชล นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ได้ค้นพบ อินฟราเรดสเปกตรัม ในปี 1800 โดยเขาได้ทำการทดลองวัดอุณหภูมิของแถบสีต่างๆที่เปล่งออกมาเป็นสีรุ้งจากปริซึม พบว่าอุณหภูมิความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามลำดับจากสีม่วงและสูงสุดที่แถบสีสีแดง ซึ่งขอบเขตนี้เรียกว่า "อินฟราเรด" (ของเขตที่ต่ำกว่าแถบสีแดง)