Rayos infrarrojos: qué son, características y para qué sirven

Los rayos infrarrojos son un tipo de radiación electromagnética situada en el espectro de frecuencias entre las ondas de radio y la luz visible. Específicamente, la radiación infrarroja tiene una longitud de onda que oscila entre los 700 nanómetros (nm) y 1 milímetro (mm), lo que la coloca justo por debajo del espectro visible para el ojo humano, que capta la luz entre los 400 y 700 nm. Debido a esto, los rayos infrarrojos no son visibles, pero sí pueden ser detectados como calor.

El descubrimiento de la radiación infrarroja fue realizado en 1800 por el astrónomo británico William Herschel, quien observó que, al colocar un termómetro más allá del espectro visible del rojo, la temperatura aumentaba, indicando la presencia de una radiación invisible. Esta radiación, a la que llamó infrarroja, es una forma de energía emitida por todos los cuerpos que tienen una temperatura superior al cero absoluto.

En términos de clasificación, la radiación infrarroja se divide en tres categorías según su longitud de onda: infrarrojo cercano (0.7 a 1.5 micras), infrarrojo medio (1.5 a 5 micras) e infrarrojo lejano (5 a 1000 micras). Estas subdivisiones son útiles en aplicaciones prácticas, ya que cada rango tiene diferentes interacciones con la materia y permite el uso de tecnologías específicas para su detección.

De esta manera, el infrarrojo cercano se utiliza en controles remotos y en sistemas de comunicación de corto alcance. Mientras que los infrarrojos medios y lejanos se usan es sensores de teledetección y termografía respectivamente.

La radiación infrarroja tiene varias características que la hacen relevante en una variedad de disciplinas, incluyendo la geología, la meteorología y la tecnología.

Transmisión de calor

La característica más notable de los rayos infrarrojos es su capacidad para transmitir calor. Los objetos emiten radiación infrarroja en función de su temperatura. Esto significa que cualquier objeto con una temperatura superior al cero absoluto está emitiendo este tipo de radiación, aunque en diferentes cantidades según su temperatura.

Por ejemplo, la Tierra emite radiación infrarroja al enfriarse durante la noche, un fenómeno clave en la regulación de su temperatura. Este proceso sumado a la influencia de los gases de efecto invernadero permite que se mantenga la temperatura de la Tierra en niveles compatibles con la vida.

Interacción con la materia

Una propiedad crucial de la radiación infrarroja es su capacidad para interactuar con la materia sin necesidad de contacto directo. Esta interacción varía según la longitud de onda y el tipo de material. Mientras que la radiación infrarroja cercana puede atravesar la atmósfera y es utilizada en dispositivos como controles remotos y cámaras infrarrojas, las ondas más largas tienden a ser absorbidas por el vapor de agua y el dióxido de carbono en la atmósfera.

En estos casos, el diodo emisor envía una señal infrarroja de baja potencia como si fuera una secuencia codificada que envía una serie de instrucciones. Estas instrucciones son captadas por un fotodiodo, el cual traduce dichas órdenes en acciones concretas.

Absorción y emisión por cuerpos celestes

La radiación infrarroja es emitida por cuerpos celestes como planetas y estrellas en forma de calor. Los telescopios infrarrojos permiten a los astrónomos observar estas emisiones para estudiar características de cuerpos celestes que no serían visibles en el espectro de luz visible.

En la Tierra, la radiación infrarroja también se utiliza para medir la temperatura de la superficie y realizar estudios sobre el cambio climático, ya que gases como el dióxido de carbono absorben esta radiación, afectando la retención de calor en la atmósfera.

Capacidad de penetración

A diferencia de la luz visible, la radiación infrarroja tiene la capacidad de penetrar la neblina, el humo y el polvo. Esta propiedad es fundamental en aplicaciones como la teledetección y el análisis geológico, donde la observación de la superficie terrestre puede verse obstaculizada por condiciones atmosféricas.

La radiación infrarroja tiene una amplia gama de aplicaciones en diversas áreas del conocimiento, muchas de las cuales tienen implicaciones directas en la geología y la investigación científica. A continuación, se describen algunos de sus usos más importantes.

• Teledetección geológica: es una técnica que permite obtener información sobre la superficie terrestre a distancia, generalmente mediante satélites o aviones con sensores infrarrojos. La radiación infrarroja detecta diferencias de temperatura, útil en el estudio de fenómenos como la actividad volcánica, la erosión y la identificación de minerales. También se emplea para monitorear vegetación y humedad del suelo, aspectos clave en la planificación del uso de la tierra y estudios sobre el cambio climático.
• Aplicaciones en meteorología: los satélites meteorológicos utilizan sensores de radiación infrarroja para medir la temperatura de la superficie terrestre y la atmósfera, lo que es crucial para la predicción del clima. Las imágenes infrarrojas permiten a los meteorólogos rastrear sistemas de tormentas, frentes fríos y ciclones tropicales, proporcionando datos valiosos para predecir eventos meteorológicos extremos.
• Detección de gases de efecto invernadero: la radiación infrarroja es absorbida por varios gases en la atmósfera, como el dióxido de carbono y el metano. Esta propiedad es utilizada en el monitoreo de gases de efecto invernadero, que contribuyen al calentamiento global. Mediante instrumentos que detectan la absorción de radiación infrarroja, es posible medir la concentración de estos gases y analizar su impacto en la atmósfera terrestre. Te recomendamos leer este artículo sobre el Efecto invernadero: qué es, causas y consecuencias.
• Termografía infrarroja: es una técnica basada en la detección de radiación infrarroja que permite obtener imágenes térmicas de los objetos. En geología, esta técnica se utiliza para estudiar estructuras geotérmicas, como las fuentes termales o los volcanes activos. También es útil en la ingeniería civil para la detección de fallas estructurales en edificaciones y en la exploración de recursos geotérmicos.
• Uso en astronomía: la astronomía infrarroja permite el estudio de objetos celestes que emiten más radiación infrarroja que luz visible, como las nebulosas y las estrellas jóvenes. Al observar en longitudes de onda infrarrojas, los astrónomos pueden penetrar nubes de polvo cósmico que bloquean la luz visible, lo que proporciona una visión más clara de las formaciones estelares y los sistemas planetarios en desarrollo.
• Tecnología y comunicaciones: en el ámbito tecnológico, la radiación infrarroja es utilizada en sistemas de comunicación de corto alcance, como controles remotos, y en sensores de proximidad. Estos dispositivos aprovechan la capacidad de la radiación infrarroja para transmitir información sin interferir con otros tipos de señales electromagnéticas, como las microondas o las señales de radio.

Si deseas leer más artículos parecidos a Rayos infrarrojos: qué son, características y para qué sirven, te recomendamos que entres en nuestra categoría de Física.