Radiación infrarroja: definición, espectro, propiedades y aplicaciones
Radiación infrarroja: descubre su espectro, propiedades y aplicaciones — termografía, detección térmica, telecomandos y usos médicos e industriales.
La radiación infrarroja (IR) es un tipo de radiación electromagnética. Es una onda electromagnética cuya longitud de onda es mayor que la de la luz visible para el ojo humano y menor que la de las microondas. El término infrarrojo viene del latín infra (debajo) y de la palabra inglesa red: literalmente “por debajo del rojo”, porque su frecuencia es inferior a la de la luz roja visible. Las ondas infrarrojas no pueden verse con el ojo humano; sin embargo, las sentimos principalmente como calor.
Espectro y clasificación
El espectro infrarrojo se suele dividir en subregiones según la longitud de onda. Las clasificaciones más usadas son:
- Infrarrojo cercano (NIR): aproximadamente desde 700 nm hasta 1,4 µm (en algunos textos se acota entre ~800 nm y 1,4 µm). Gran parte de la radiación infrarroja que llega del Sol está en esta banda.
- Infrarrojo de onda corta (SWIR): ~1,4–3 µm.
- Infrarrojo medio (MWIR): ~3–8 µm.
- Infrarrojo lejano o infrarrojo térmico (LWIR): ~8–15 µm, la banda utilizada con frecuencia en imágenes térmicas.
- Infrarrojo lejano extremo y submilimétrico: longitudes de onda mayores, que se solapan con el rango de las microondas.
Propiedades físicas
Como parte del espectro electromagnético, la radiación infrarroja se caracteriza por su longitud de onda, frecuencia y energía (E = h·ν). A temperaturas de objetos cotidianos (tierra, edificios, cuerpos humanos) la emisión térmica que domina corresponde a las bandas MWIR y LWIR; por eso las cámaras térmicas suelen operar entre 8 y 15 µm. Muchos gases atmosféricos (vapor de agua, CO2, CH4) absorben y emiten en bandas infrarrojas, lo que tiene efectos climáticos y permite su detección por espectroscopía.
Detección y percepción
Los humanos no ven el IR, pero lo percibimos como calor cuando la radiación calienta la piel. La detección tecnológica del infrarrojo utiliza distintos principios y sensores:
- Detectores fotónicos (fotodiodos, InGaAs, HgCdTe): sensibles en NIR y MWIR, con buena respuesta y velocidad.
- Detectores térmicos (termopilas, bolómetros, microbolómetros): sensibles en una amplia gama térmica y muy usados en cámaras termográficas para LWIR.
- Espectrómetros infrarrojos: para identificar moléculas por sus bandas de absorción (espectroscopía IR).
Aplicaciones principales
La radiación infrarroja tiene numerosas aplicaciones civiles, científicas e industriales:
- Electrónica de consumo: muchos mandos a distancia usan emisores y receptores IR para comunicar comandos sencillos.
- Imagen térmica y vigilancia: cámaras térmicas que detectan la firma de calor en MWIR/LWIR para seguridad, rescate, control industrial y diagnóstico eléctrico.
- Defensa y seguridad: numerosos misiles y sistemas infrarrojos de guiado buscan la firma térmica de blancos; en la guerra antiaérea se usan buscadores IR para seguimiento.
- Comunicaciones: la fibra óptica y ciertos enlaces inalámbricos emplean NIR por su baja atenuación y alta capacidad.
- Medicina y terapias: aplicaciones terapéuticas de calor infrarrojo, diagnóstico por imagen y espectroscopía médica.
- Industria y control de calidad: cámaras IR para monitorizar procesos, detectar fugas térmicas o puntos calientes en maquinaria.
- Ciencia y astronomía: observaciones en IR permiten ver objetos fríos y polvorientos invisibles en luz visible; la espectroscopía IR identifica compuestos químicos.
- Investigación ambiental: seguimiento de gases mediante absorción en bandas infrarrojas y estudio del balance energético terrestre.
Seguridad y salud
La exposición moderada a la radiación infrarroja ambiental (como la solar) es cotidiana y generalmente segura. No obstante, exposición a radiación infrarroja intensa (heaters industriales, soldadura, láseres IR de alta potencia) puede producir quemaduras en la piel y daño ocular (la retina y el cristalino pueden recibir energía térmica sin la protección del reflejo del parpadeo). Por tanto, en entornos industriales y médicos se recomienda usar protección ocular adecuada y limitar la exposición directa.
Observaciones finales
La radiación infrarroja es una parte esencial del espectro electromagnético con aplicaciones tecnológicas y científicas muy amplias. Desde los simples mandos a distancia hasta complejos sistemas de imagen térmica y espectroscopía, el IR permite detectar calor, transmitir información y estudiar procesos naturales y artificiales. La comprensión de sus bandas, sus interacciones con la materia y sus métodos de detección es clave para su uso seguro y eficaz.
Imagen de un perro en el infrarrojo medio
Telecomunicaciones
Antes de que se inventara el Bluetooth, algunos ordenadores, asistentes personales digitales y teléfonos móviles utilizaban la tecnología de infrarrojos para enviar archivos a otros dispositivos. Bluetooth sustituyó a los infrarrojos a principios de la década de 2000. Los infrarrojos están limitados por la necesidad de que ambos dispositivos estén en una "línea de visión" entre sí.
Los láseres infrarrojos se utilizan para proporcionar luz a los sistemas de comunicación por fibra óptica. La luz infrarroja con una longitud de onda en torno a 1.330 nm (menor dispersión) o 1.550 nm (mejor transmisión) son las mejores opciones para las fibras de sílice estándar.
Páginas relacionadas
- Espectroscopia de infrarrojos
- Telescopio infrarrojo
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la radiación infrarroja?
R: La radiación infrarroja es un tipo de radiación electromagnética que tiene una longitud de onda más larga que la luz visible para los humanos y una longitud de onda más corta que las microondas.
P: ¿De dónde procede la palabra "infrarrojos"?
R: La palabra "infrarrojo" procede del latín infra, que significa "por debajo", y del inglés red, porque la luz infrarroja tiene una frecuencia inferior a la de la luz roja.
P: ¿Pueden los humanos ver las ondas infrarrojas?
R: No, los humanos no pueden ver las ondas infrarrojas ya que no son visibles para el ojo.
P: ¿Cuál es el alcance de las ondas infrarrojas cercanas?
R: Las ondas del infrarrojo cercano tienen una longitud de onda comprendida entre 800 nm y 1,4 µm.
P: ¿Con qué se hace principalmente la termografía?
R: La termografía se realiza principalmente con ondas de radiación térmica de entre 8 y 15 µm.
P: ¿Cómo percibe la gente los infrarrojos?
R: Las personas perciben los infrarrojos como calor.
P: ¿Qué se utiliza habitualmente para enviar señales de control en los mandos a distancia?
R: La mayoría de los mandos a distancia utilizan infrarrojos para enviar las señales de control.
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