เราทำได้ไหม? ไม่.

เราทุกคนคุ้นเคยกับความจริงที่ว่าดอกไม้เป็นสีแดง พื้นผิวสีดำไม่สะท้อนแสง โคคา-โคลามีความทึบ หัวแร้งร้อนไม่สามารถส่องสว่างสิ่งใด ๆ เช่นหลอดไฟได้ และผลไม้สามารถแยกแยะได้ง่ายด้วยสีของพวกเขา แต่ลองนึกภาพสักครู่ว่าเราไม่เพียงแต่มองเห็นช่วงที่มองเห็นได้ (ฮิฮิ) แต่ยังมองเห็นอินฟราเรดใกล้ด้วย แสงอินฟราเรดใกล้ไม่ใช่สิ่งที่มองเห็นได้จากกล้องถ่ายภาพความร้อนเลย มันอยู่ใกล้แสงที่มองเห็นมากกว่าการแผ่รังสีความร้อน แต่มันมีคุณสมบัติที่น่าสนใจหลายประการ ซึ่งมักจะมองเห็นวัตถุที่ทึบแสงโดยสิ้นเชิงในช่วงที่มองเห็นได้ชัดเจนในแสงอินฟราเรด ตัวอย่างในภาพแรก
พื้นผิวสีดำของกระเบื้องมีความโปร่งใสถึง IR และเมื่อใช้กล้องที่ถอดตัวกรองออกจากเมทริกซ์ คุณจะเห็นส่วนหนึ่งของบอร์ดและองค์ประกอบความร้อน

เริ่มต้นด้วยการพูดนอกเรื่องเล็กน้อย สิ่งที่เราเรียกว่าแสงที่มองเห็นได้นั้นเป็นเพียงแถบแคบๆ ของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
ตัวอย่างเช่น ฉันพบภาพนี้จาก Wikipedia:


เราไม่เห็นสิ่งใดเลยนอกจากส่วนเล็กๆ ของสเปกตรัมนี้ และกล้องที่ผู้คนสร้างนั้นจะถูกตอนในตอนแรกเพื่อให้บรรลุความคล้ายคลึงกันระหว่างภาพถ่ายและการมองเห็นของมนุษย์ เมทริกซ์ของกล้องสามารถมองเห็นสเปกตรัมอินฟราเรดได้ แต่ฟิลเตอร์พิเศษ (เรียกว่ากระจกร้อน) จะลบความสามารถนี้ออกไป - ไม่เช่นนั้นภาพจะดูค่อนข้างผิดปกติในสายตามนุษย์ แต่ถ้าคุณลบตัวกรองนี้ออก...

กล้อง

ผู้ทดสอบคือโทรศัพท์จีน ซึ่งเดิมมีไว้เพื่อตรวจสอบ น่าเสียดายที่ปรากฎว่าชิ้นส่วนวิทยุของเขามีรถบั๊กกี้อย่างรุนแรง - ไม่ว่าจะรับหรือไม่รับสาย แน่นอนว่าฉันไม่ได้เขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่จีนไม่ต้องการส่งสิ่งทดแทนหรือรับสิ่งนี้กลับ เขาจึงอยู่กับฉัน
มาถอดแยกชิ้นส่วนโทรศัพท์:


เรานำกล้องออกมา ใช้หัวแร้งและมีดผ่าตัดแยกกลไกการโฟกัส (ด้านบน) ออกจากเมทริกซ์อย่างระมัดระวัง

เมทริกซ์ควรมีกระจกบางๆ อาจมีโทนสีเขียวหรือสีแดง หากไม่มีอยู่ ให้มองส่วนที่มี “เลนส์” หากไม่มีก็เป็นไปได้ว่าทุกอย่างไม่ดี - มันถูกพ่นบนเมทริกซ์หรือบนเลนส์ตัวใดตัวหนึ่งและการถอดออกจะเป็นปัญหามากกว่าการค้นหากล้องปกติ
หากมีอยู่ เราจำเป็นต้องดึงมันออกอย่างระมัดระวังที่สุดเท่าที่จะทำได้ โดยไม่ทำให้เมทริกซ์เสียหาย มันทำให้ฉันแตก และฉันต้องเป่าเศษแก้วออกจากเมทริกซ์เป็นเวลานาน

น่าเสียดายที่รูปถ่ายของฉันหายไป ดังนั้นฉันจะแสดงรูปถ่ายของอิเรนิกาจากบล็อกของเธอให้คุณดู ซึ่งทำแบบเดียวกันแต่ใช้เว็บแคม


เศษกระจกตรงมุมนั้นคือตัวกรองนั่นเอง เคยเป็นกรอง.

ลองรวมทุกอย่างกลับเข้าด้วยกัน โดยคำนึงว่าหากคุณเปลี่ยนช่องว่างระหว่างเลนส์กับเมทริกซ์ กล้องจะไม่สามารถโฟกัสได้อย่างถูกต้อง - คุณจะจบลงด้วยการใช้กล้องสายตาสั้นหรือกล้องสายตายาว ฉันต้องใช้เวลาสามครั้งในการประกอบและแยกชิ้นส่วนกล้องเพื่อให้กลไกโฟกัสอัตโนมัติทำงานได้อย่างถูกต้อง

ตอนนี้คุณสามารถประกอบโทรศัพท์ของคุณและเริ่มสำรวจโลกใหม่นี้ได้แล้ว!

สีและสารต่างๆ

Coca-Cola กลายเป็นโปร่งแสงทันที แสงจากถนนส่องผ่านขวด และแม้แต่สิ่งของในห้องก็มองเห็นได้ผ่านกระจก

เสื้อคลุมเปลี่ยนจากสีดำเป็นสีชมพู! ยกเว้นปุ่มต่างๆ

ส่วนไขควงสีดำก็เบาลงเช่นกัน แต่บนโทรศัพท์มีเพียงวงแหวนจอยสติ๊กเท่านั้นที่ต้องทนทุกข์กับชะตากรรมนี้ส่วนที่เหลือถูกเคลือบด้วยสีอื่นที่ไม่สะท้อน IR พลาสติกของแท่นวางโทรศัพท์ในพื้นหลังก็เช่นกัน

แท็บเล็ตเปลี่ยนจากสีเขียวเป็นสีม่วง

เก้าอี้ทั้งสองตัวในออฟฟิศก็เปลี่ยนจากสีดำแบบกอธิคเป็นสีแปลกๆ

หนังเทียมยังคงเป็นสีดำ แต่ผ้ากลายเป็นสีชมพู

กระเป๋าเป้ (ซึ่งอยู่ในพื้นหลังของรูปภาพที่แล้ว) ยิ่งแย่ลงไปอีก - เกือบทั้งหมดกลายเป็นสีม่วง

เหมือนกระเป๋ากล้องเลย และปกอีบุ๊ค

รถเข็นเด็กเปลี่ยนจากสีน้ำเงินเป็นสีม่วงตามที่คาดไว้ และแถบสะท้อนแสงที่มองเห็นได้ชัดเจนในกล้องทั่วไปนั้นไม่สามารถมองเห็นได้เลยใน IR

สีแดงซึ่งใกล้กับสเปกตรัมที่เราต้องการจะสะท้อนแสงสีแดงและยังจับส่วนหนึ่งของ IR อีกด้วย ส่งผลให้สีแดงจางลงอย่างเห็นได้ชัด

ยิ่งไปกว่านั้น สีแดงทั้งหมดยังมีคุณสมบัตินี้ ซึ่งฉันสังเกตเห็น

ไฟและอุณหภูมิ

บุหรี่ที่แทบจะคุกรุ่นดูเหมือนจุดสว่างมากใน IR ผู้คนยืนสูบบุหรี่ที่ป้ายรถเมล์ในตอนกลางคืน และจุดบุหรี่ทำให้ใบหน้าสว่างไสว

ไฟแช็กซึ่งแสงในภาพถ่ายปกติเทียบได้กับแสงพื้นหลังในโหมด IR ค่อนข้างจะกีดขวางความพยายามอันน่าสมเพชของโคมไฟบนท้องถนน มองไม่เห็นพื้นหลังในภาพถ่ายด้วยซ้ำ กล้องอัจฉริยะจะปรับความสว่างที่เปลี่ยนแปลง โดยลดการเปิดรับแสง

เมื่ออุ่นเครื่อง หัวแร้งจะเรืองแสงเหมือนหลอดไฟดวงเล็ก และในโหมดรักษาอุณหภูมิจะมีไฟสีชมพูอ่อนๆ และพวกเขายังบอกด้วยว่าการบัดกรีไม่เหมาะสำหรับเด็กผู้หญิง!

หัวเผามีลักษณะเกือบจะเหมือนกัน - ยกเว้นว่าคบเพลิงจะอยู่ไกลออกไปเล็กน้อย (ในตอนท้ายอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็ว และในขั้นตอนหนึ่ง คบเพลิงจะหยุดส่องแสงในแสงที่มองเห็นได้ แต่ยังคงส่องสว่างใน IR)

แต่ถ้าคุณให้ความร้อนแก่แท่งแก้วด้วยคบเพลิง แก้วจะเริ่มเรืองแสงค่อนข้างสว่างใน IR และแท่งแก้วจะทำหน้าที่เป็นท่อนำคลื่น (ปลายสว่าง)

นอกจากนี้แท่งไฟจะเรืองแสงได้ค่อนข้างนานแม้หลังจากหยุดการให้ความร้อนแล้วก็ตาม

และไดร์เป่าผมลมร้อนโดยทั่วไปจะดูเหมือนไฟฉายที่มีตาข่าย

โคมไฟและแสงสว่าง

ตัวอักษร M ที่ทางเข้ารถไฟใต้ดินสว่างกว่ามาก - ยังคงใช้หลอดไส้ แต่ป้ายชื่อสถานีแทบไม่เปลี่ยนความสว่างเลย - นั่นหมายความว่ามีหลอดฟลูออเรสเซนต์

สนามหญ้าดูแปลกตาเล็กน้อยในตอนกลางคืน - หญ้ามีสีม่วงอ่อนและเบากว่ามาก ในกรณีที่กล้องไม่สามารถรับมือในช่วงที่มองเห็นได้อีกต่อไป และถูกบังคับให้เพิ่ม ISO (เกรนที่ส่วนบน) กล้องที่ไม่มีฟิลเตอร์ IR จะมีแสงเพียงพอ

ภาพนี้แสดงสถานการณ์ที่น่าตลก - ต้นไม้ต้นเดียวกันสว่างไสวด้วยโคมไฟสองดวงที่มีโคมไฟต่างกัน - ด้านซ้ายมีโคมไฟ NL (โคมไฟถนนสีส้ม) และด้านขวามีโคมไฟ LED อันแรกมีอินฟราเรดอยู่ในสเปกตรัมการแผ่รังสี ดังนั้นในภาพถ่าย ใบไม้ที่อยู่ด้านล่างจึงปรากฏเป็นสีม่วงอ่อน


แต่ LED ไม่มี IR แต่มีเพียงแสงที่มองเห็นได้ (ดังนั้นหลอดไฟ LED จึงประหยัดพลังงานมากกว่า - พลังงานจะไม่สูญเปล่าไปกับการปล่อยรังสีที่ไม่จำเป็นซึ่งบุคคลจะมองไม่เห็น) ใบไม้จึงต้องสะท้อนถึงสิ่งที่มีอยู่

และหากมองดูบ้านในตอนเย็นจะสังเกตเห็นว่าหน้าต่างต่างๆ มีเฉดสีที่แตกต่างกัน บางบานเป็นสีม่วงสดใส บางบานมีสีเหลืองหรือสีขาว ในอพาร์ทเมนต์ที่มีหน้าต่างเรืองแสงสีม่วง (ลูกศรสีน้ำเงิน) ยังคงใช้หลอดไส้ - เกลียวร้อนจะส่องทุกคนเท่าๆ กันทั่วทั้งสเปกตรัม โดยจับทั้งช่วง UV และ IR ที่ทางเข้ามีการใช้หลอดประหยัดไฟแสงสีขาวนวล (ลูกศรสีเขียว) และในบางอพาร์ทเมนต์จะใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์แสงโทนอุ่น (ลูกศรสีเหลือง)

พระอาทิตย์ขึ้น. แค่พระอาทิตย์ขึ้น

พระอาทิตย์ตก. แค่พระอาทิตย์ตกดิน ความเข้มของแสงแดดไม่เพียงพอสำหรับเงา แต่ในช่วงอินฟราเรด (อาจเป็นเนื่องจากการหักเหของแสงที่แตกต่างกันที่มีความยาวคลื่นต่างกัน หรือเนื่องจากการซึมผ่านของบรรยากาศ) เงาจะมองเห็นได้ชัดเจน

น่าสนใจ. ในโถงทางเดินของเรา โคมไฟดวงหนึ่งดับลงและแทบไม่มีแสงสว่างเลย แต่ดวงที่สองไม่มี ในทางกลับกัน แสงอินฟราเรด โคมไฟที่ตายแล้วจะสว่างกว่าหลอดไฟที่มีชีวิตมาก

อินเตอร์คอม แม่นยำยิ่งขึ้นคือสิ่งที่อยู่ข้างๆเขาซึ่งมีกล้องและไฟแบ็คไลท์ที่เปิดในที่มืด มันสว่างมากจนมองเห็นได้แม้จะใช้กล้องธรรมดา แต่สำหรับกล้องอินฟราเรดนั้นแทบจะเป็นสปอตไลท์เลย

สามารถเปิดไฟแบ็คไลท์ในระหว่างวันได้โดยใช้นิ้วของคุณบังเซ็นเซอร์แสง

กล้องวงจรปิด. ตัวกล้องเองไม่มีแสงด้านหลัง ดังนั้นมันจึงถูกสร้างขึ้นจากเศษไม้ ไม่ค่อยสว่างเพราะถ่ายตอนกลางวัน

ธรรมชาติที่มีชีวิต

กีวีขนและมะนาวเขียวมีสีเกือบเหมือนกัน

แอปเปิ้ลเขียวเปลี่ยนเป็นสีเหลือง และแอปเปิ้ลสีแดงกลายเป็นม่วงอ่อน!

พริกขาวเปลี่ยนเป็นสีเหลือง และแตงกวาสีเขียวทั่วไปก็ดูเหมือนผลไม้ต่างดาวบางชนิด

ดอกไม้ที่สดใสกลายเป็นสีเดียวเกือบ:

ดอกมีสีเกือบจะเหมือนกับหญ้าที่อยู่รอบๆ

และผลเบอร์รี่ที่สดใสบนพุ่มไม้นั้นมองเห็นได้ยากในใบไม้

แล้วผลเบอร์รี่ล่ะ - แม้แต่ใบไม้หลากสีก็กลายเป็นสีเดียว

สรุปก็คือ คุณไม่สามารถเลือกผลไม้ตามสีได้อีกต่อไป คุณจะต้องถามผู้ขายว่าเขามีการมองเห็นปกติ

แต่ทำไมทุกอย่างในรูปถ่ายถึงเป็นสีชมพู?

เพื่อตอบคำถามนี้ เราจะต้องจำโครงสร้างของเมทริกซ์ของกล้อง ฉันขโมยภาพจากวิกิพีเดียอีกครั้ง


นี่คือตัวกรองของไบเออร์ - อาร์เรย์ของตัวกรองที่ทาสีด้วยสีที่แตกต่างกันสามสี ซึ่งอยู่เหนือเมทริกซ์ เมทริกซ์จะรับรู้สเปกตรัมทั้งหมดอย่างเท่าเทียมกัน และมีเพียงฟิลเตอร์เท่านั้นที่ช่วยสร้างภาพที่มีสีสมบูรณ์
แต่ฟิลเตอร์ส่งสเปกตรัมอินฟราเรดแตกต่างกัน - สีน้ำเงินและสีแดงส่งได้มากกว่าและสีเขียวส่งน้อยกว่า กล้องคิดว่าแทนที่จะเป็นรังสีอินฟราเรด แสงธรรมดาจะตกกระทบเมทริกซ์และพยายามสร้างภาพสี ในภาพถ่ายที่ความสว่างของรังสี IR น้อยที่สุด สีธรรมดายังคงปรากฏให้เห็น - สามารถมองเห็นเฉดสีต่างๆ ได้ในภาพถ่าย และในบริเวณที่มีความสว่างสูง เช่น บนถนนภายใต้แสงแดดจ้า IR จะกระทบเมทริกซ์ในสัดส่วนที่ฟิลเตอร์ส่งผ่านพอดี และทำให้เกิดเป็นสีชมพูหรือสีม่วง ซึ่งทำให้ข้อมูลสีอื่นๆ หมดไปด้วยความสว่าง
หากถ่ายภาพโดยใช้ฟิลเตอร์บนเลนส์ สัดส่วนของสีจะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นอันนี้:


ฉันพบภาพนี้ในชุมชน ru-infrared.livejournal.com
นอกจากนี้ยังมีภาพที่ถ่ายในช่วงอินฟราเรดอีกด้วย ความเขียวขจีบนพวกมันเป็นสีขาวเพราะว่า BB อยู่ในตำแหน่งเดียวกับใบไม้

แต่ทำไมพืชถึงมีความสว่างมาก?

จริงๆ แล้ว มีคำถามสองข้อสำหรับคำถามนี้ - เหตุใดผักใบเขียวจึงดูสดใส และเหตุใดผลไม้จึงดูสดใส
สีเขียวสว่างเนื่องจากในส่วนอินฟราเรดของการดูดกลืนสเปกตรัมมีน้อยที่สุด (และการสะท้อนกลับสูงสุด ดังที่กราฟแสดง):

คลอโรฟิลล์เป็นผู้ตำหนิในเรื่องนี้ นี่คือสเปกตรัมการดูดซับ:

เป็นไปได้มากว่านี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพืชป้องกันตัวเองจากรังสีพลังงานสูงโดยปรับสเปกตรัมการดูดกลืนแสงในลักษณะที่จะได้รับพลังงานสำหรับการดำรงอยู่และไม่ถูกทำให้แห้งด้วยแสงแดดที่มากเกินไป

และนี่คือสเปกตรัมการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ (หรือที่แม่นยำกว่านั้นคือส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลก):

ทำไมผลไม้ถึงดูสดใส?

ผลไม้ในเปลือกมักไม่มีคลอโรฟิลล์ แต่ก็สะท้อนรังสีอินฟราเรดได้ สารที่เรียกว่าขี้ผึ้ง epicuticular มีหน้าที่รับผิดชอบในเรื่องนี้ - การเคลือบสีขาวแบบเดียวกันบนแตงกวาและลูกพลัม อย่างไรก็ตาม ถ้าคุณกูเกิล "เคลือบสีขาวบนลูกพลัม" ผลลัพธ์จะเป็นอะไรก็ได้ยกเว้นสิ่งนี้
ความหมายของสิ่งนี้ใกล้เคียงกัน - จำเป็นต้องรักษาสีไว้ซึ่งอาจมีความสำคัญต่อการอยู่รอด และไม่อนุญาตให้แสงแดดทำให้ผลไม้แห้งในขณะที่ยังคงอยู่บนต้นไม้ แน่นอนว่าลูกพรุนแห้งบนต้นไม้นั้นยอดเยี่ยมมาก แต่ก็ไม่เหมาะกับแผนชีวิตของต้นไม้

แต่เจ้ากรรมทำไมปูตั๊กแตนตำข้าว?

ไม่ว่าฉันจะค้นหาสัตว์ชนิดใดที่เห็นช่วงอินฟราเรดมากแค่ไหนก็ตาม ฉันเจอแต่ปูตั๊กแตนตำข้าว (stomatopods) นี่คืออุ้งเท้า:

อย่างไรก็ตาม หากคุณไม่ต้องการที่จะพลาดมหากาพย์กับกาน้ำชาหรือต้องการดูโพสต์ใหม่ทั้งหมดจากบริษัทของเรา คุณสามารถสมัครรับข้อมูลจากหน้าเพจของบริษัทได้ (ปุ่ม “สมัครสมาชิก”)

แท็ก: เพิ่มแท็ก

ในเลเซอร์ โฟตอนของแสงชนกับอะตอมที่ถูกกระตุ้นในตัวกลางจะกระตุ้นการปล่อยโฟตอนอีกตัวที่มีความถี่เดียวกัน ในทางกลับกัน โฟตอนทุติยภูมิทำให้เกิดการปลดปล่อยโฟตอนโดยอะตอมที่ถูกกระตุ้นอื่นๆ ส่งผลให้กระบวนการเปล่งแสงดำเนินไปเหมือนหิมะถล่ม แต่ลองพิจารณากรณีที่ตัวกลางแอคทีฟของเลเซอร์อยู่ในสถานะต่ำกว่าวิกฤติ กล่าวคือ มีการทำให้หายากเกินไปที่จะรองรับกระบวนการที่คล้ายหิมะถล่ม ในสื่อเช่นนี้โฟตอนสามารถชนกับอะตอมที่ไม่ได้รับการกระตุ้นซึ่งเมื่อดูดซับโฟตอนนี้จะเข้าสู่สภาวะตื่นเต้น โฟตอนอีกตัวที่ชนกับอะตอมที่ตื่นเต้นนี้สามารถกระตุ้นการแผ่รังสีได้ และโฟตอนทั้งสองจะเคลื่อนที่ไปด้วยกันเป็นคู่ ในสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นขึ้นเล็กน้อยและมีการปั๊มที่รุนแรงขึ้นเล็กน้อย โฟตอนคู่นี้สามารถชนกับอะตอมที่ถูกกระตุ้นอีกอะตอมหนึ่งได้ ส่งผลให้เกิดโฟตอนแฝด โดยทั่วไป จำนวนโฟตอนที่เท่ากันโดยประมาณจะปล่อยให้ตัวกลางแอคทีฟเลเซอร์ตามที่ป้อนเข้าไป แต่โฟตอนที่ออกมาจะสร้างคู่และแฝดที่ต่อเนื่องกัน

แสงที่ “จัดกลุ่ม” นี้มีคุณสมบัติที่น่าทึ่ง ประการแรก มันเป็นเรื่องผิดปกติอย่างยิ่งสำหรับดวงตา ดังนั้นแสงที่กระจุกสีแดงจะสะท้อนวัตถุสีแดงในลักษณะปกติ แต่เนื่องจากโฟตอน "สีแดง" แต่ละคู่มีพลังงานทั้งหมดเท่ากับพลังงานของโฟตอน "สีน้ำเงิน" หนึ่งคู่ แสงดังกล่าวเนื่องจากการดูดกลืนโฟตอนสองโฟตอน จะกระตุ้นตัวรับที่ไวต่อสีน้ำเงินด้วย วัตถุจึงปรากฏทั้งสีแดงและสีน้ำเงินพร้อมกัน อาจเป็นสีม่วงเหลือบรุ้ง อย่างไรก็ตาม ที่สำคัญที่สุด เดดาลัสถูกครอบครองโดยแสงอินฟราเรดที่จัดกลุ่มไว้ วัตถุทั้งหมดรอบตัวเราปล่อยรังสีอินฟราเรดคลื่นยาวออกมาอย่างมากมาย ดังนั้นจึงเพียงพอแล้วต่อหน้าวัตถุใด ๆ ที่จะวาง "โฟตอนปลาเก๋า" จาก บริษัท KOSHMAR ซึ่งรวบรวมโฟตอนออกเป็นกลุ่มพลังงานทั้งหมดซึ่งอยู่ในขอบเขตที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม - และที่นี่คุณมีอิสระ แสงสว่าง! จริงอยู่ ในแสง IR ที่จัดกลุ่ม วัตถุทั้งหมดมักจะมีลักษณะที่น่าขนลุก ดังนั้นจึงจะดีกว่าหากพลังงานของกลุ่มโฟตอนตกในบริเวณอัลตราไวโอเลต จากนั้น การใช้ฟอสเฟอร์ธรรมดาเช่นเดียวกับในหลอดฟลูออเรสเซนต์ อาจเป็นไปได้ที่จะกระตุ้นมันเนื่องจากการดูดซับมัลติโฟตอนและรับแสงที่มองเห็นได้ อุปกรณ์เก๋ไก๋นี้แปลงแสงอินฟราเรดที่ไม่มีประโยชน์ให้เป็นแสงที่มองเห็นได้ เหมือนกับปั๊มความร้อนที่สูบความร้อนจากวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่า ตามกฎของอุณหพลศาสตร์ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถดึงพลังงาน (ความร้อนและแสง) จากสิ่งแวดล้อมได้มากกว่าที่จำเป็นต่อการใช้งาน

นักวิทยาศาสตร์ใหม่ 26 มิถุนายน 2523

จากสมุดบันทึกของเดดาลัส

ลองพิจารณาตัวกลางแอคทีฟที่อะตอม N 1 อยู่ในสถานะพื้น และ N 2 อยู่ในสถานะตื่นเต้นด้วยพลังงาน E ความถี่ในการทำงานจะเป็น v = E/h และหากความถี่นี้สอดคล้องกับความหนาแน่นของพลังงาน ПЃv ดังนั้นความเข้มของการกระตุ้น N 1 -> N 2 จะเป็น BN 1 ПЃv โดยที่ B คือความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนแปลง ในทำนองเดียวกันความเข้มของการปล่อยก๊าซกระตุ้นจะเท่ากับ BN 2 ПЃv ให้มีโฟตอนจำนวน n โฟตอนในระบบ สำหรับแต่ละรายการความน่าจะเป็นที่จะถูกดูดซับระหว่างการเปลี่ยนอะตอมจากสถานะ 1 เป็นสถานะ 2 จะเป็นสัดส่วนกับ BN 1 PI ลองแสดงความน่าจะเป็นนี้ด้วย KN 1 จากนั้นจำนวนโฟตอนที่ถูกดูดซับในระบบจะเท่ากับ nKN 1 สำหรับ KN 1 ขนาดเล็ก และโฟตอน n (1 – KN 1) จะผ่านตัวกลางทั้งหมด ความน่าจะเป็นที่โฟตอนแต่ละตัวจะกระตุ้นการปล่อยโฟตอนโดยอะตอมที่ตื่นเต้นคือ KN 2 ดังนั้น จำนวนคู่โฟตอนที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดที่ออกจากตัวกลางจะเท่ากับ n(KN 2)Г-(1 - KN 1) กล่าวอีกนัยหนึ่ง เราปล่อยโฟตอน n โฟตอนลงในตัวกลางและรับโฟตอน n(KN 2)G-(1 – KN 1 คู่ที่เอาต์พุต ดังนั้น ประสิทธิภาพของเลเซอร์ของเราสำหรับโฟตอน "การจัดกลุ่ม" คือ 2/KN 2 (1 – KN 1) ค่านี้มีค่าสูงสุดที่ N 2 = N 1 กล่าวคือ เมื่อการแผ่รังสีของปั๊มซึ่งถ่ายโอนอะตอมไปสู่สถานะตื่นเต้นเนื่องจากการเปลี่ยนผ่าน N 1 -> N 3 -> N 2 นั้นไม่เพียงพอที่จะสร้าง ประชากรกลับหัว เช่น ระบบอยู่ต่ำกว่าเกณฑ์การสร้างรังสีเลเซอร์เล็กน้อย ที่ KN 1 = KN 2 = 0.5 ประสิทธิภาพสูงสุด = 0.5 กล่าวคือ สามารถคาดหวังได้ว่าประมาณครึ่งหนึ่งของจำนวนโฟตอนทั้งหมดที่เข้าสู่ระบบจะ จัดกลุ่ม ในทางปฏิบัติจะมีกลุ่มไม่เพียงแค่สองกลุ่มเท่านั้น แต่ยังสามารถเกิดขึ้นได้ตั้งแต่สามโฟตอนขึ้นไปด้วย

คู่โฟตอนจะมีพฤติกรรมอย่างไร? ในกระบวนการทางกายภาพ (การหักเห การกระเจิง ฯลฯ) พวกมันควรมีพฤติกรรมเหมือนกับโฟตอนที่ก่อตัวทุกประการ แต่ในกระบวนการทางเคมี (การดูดซึม ฯลฯ) พวกมันมีแนวโน้มที่จะแสดงแนวโน้มการดูดกลืนแสงแบบสองโฟตอน ดังนั้นแต่ละคู่จะมีพฤติกรรมเหมือน โฟตอนเดี่ยวที่มีความถี่เป็นสองเท่า บนพื้นฐานนี้ อาจเป็นไปได้ที่จะสร้างโคมไฟถนนที่ปล่อยแสงอินฟราเรดที่จัดกลุ่มซึ่งผ่านหมอกได้ง่ายและในขณะเดียวกันก็รับรู้ด้วยตาได้ดี คุณจะรู้สึกอย่างไรเกี่ยวกับ “ร่มกันฝน” ที่แปลงแสงในวันที่มีเมฆมากเป็นรังสีอัลตราไวโอเลตสำหรับการฟอกหนัง สุดท้ายนี้ เนื่องจากโฟตอนที่ถูกจัดกลุ่มมีความสอดคล้องกับโฟตอนที่เข้าสู่ตัวกลางแต่แรก แว่นตาที่เหมาะสมจะช่วยให้สังเกตภาพที่ได้รับในรังสีอินฟราเรดได้โดยตรง

เดดาลัสได้รับจดหมาย

Myron L. Walbarsht ศาสตราจารย์สาขาจักษุวิทยาและวิศวกรรมชีวการแพทย์ ศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัย Duke เมืองเดอรัม รัฐเนแบรสกา แคโรไลนา สหรัฐอเมริกา 23 กรกฎาคม 1980

เอเรียดเน่ที่รัก!

เพื่อนของคุณ เดดาลัสพิจารณา (หน้า 448, 26 มิถุนายน พ.ศ. 2523) การใช้แสงที่จัดกลุ่มเพื่อกระตุ้นตัวรับสีน้ำเงินของดวงตาผ่านการดูดกลืนสองโฟตอน และยังพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการใช้รังสีอินฟราเรดคลื่นยาวเพื่อสร้างแสงที่มองเห็นได้ ฉันแนบสำเนาเอกสารตีพิมพ์ของฉันเรื่อง "ความไวในการมองเห็นของดวงตาต่อการแผ่รังสีอินฟราเรด" (Journal of the Optical Society of America, 66, 1976, p. 339) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้เป็นไปได้จริงๆ ฉันหวังว่าเดดาลัสจะทำการวิจัยต่อไป แต่เขาควรตระหนักว่าทุกวันนี้วิทยาศาสตร์ก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็วจนแม้แต่ผู้ช่างฝันก็สามารถล้าหลังชีวิตได้

ขอแสดงความนับถือ M. Walbarsht

(ในอนาคต จะมีการแจกแจงกลุ่มประเด็นเกี่ยวกับลำดับความสำคัญในบทความ "")

เดดาลัสให้เหตุผลอย่างถูกต้องว่าตัวรับการมองเห็นสามารถตอบสนองต่อโฟตอน "คู่ที่เชื่อมโยงกัน" ด้วยพลังงานครึ่งหนึ่งของเกณฑ์ความไวของตัวรับ แนวคิดนี้ได้รับการยืนยันจากนักวิจัยที่ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนจำนวนหนึ่งใช้หลักการเดียวกัน - ประมาณ. เอ็ด

ฉันไม่รู้เกี่ยวกับคุณ แต่ฉันสงสัยอยู่เสมอ: โลกจะเป็นอย่างไรหากช่องสี RGB ในสายตามนุษย์ไวต่อช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน หลังจากค้นหาไปรอบๆ ฉันพบไฟฉายอินฟราเรด (850 และ 940 นาโนเมตร) ชุดฟิลเตอร์ IR (680-1050 นาโนเมตร) กล้องดิจิตอลขาวดำ (ไม่มีฟิลเตอร์เลย) ออกแบบเลนส์ 3 ตัว (4 มม. 6 มม. และ 50 มม.) สำหรับการถ่ายภาพด้วยแสง IR เอาล่ะลองดูกัน

เราได้เขียนในหัวข้อการถ่ายภาพ IR ด้วยการถอดฟิลเตอร์ IR บนฮับออกแล้ว - คราวนี้เราจะมีโอกาสมากขึ้น นอกจากนี้ ภาพถ่ายที่มีความยาวคลื่นอื่นๆ ในช่อง RGB (ส่วนใหญ่มักจะจับบริเวณ IR) สามารถเห็นได้ในโพสต์จากดาวอังคารและเกี่ยวกับอวกาศโดยทั่วไป

นี่คือไฟฉายที่มีไดโอด IR: เหลือ 2 อันที่ 850 นาโนเมตร และอันขวาที่ 940 นาโนเมตร ดวงตามองเห็นแสงจาง ๆ ที่ 840 นาโนเมตร แสงด้านขวาเฉพาะในความมืดสนิทเท่านั้น สำหรับกล้อง IR พวกมันก็พราว ดูเหมือนว่าตาจะรักษาความไวต่อกล้องจุลทรรศน์ต่ออินฟราเรดใกล้ + รังสี LED มีความเข้มต่ำกว่าและมีความยาวคลื่นสั้นกว่า (=มองเห็นได้มากกว่า) โดยธรรมชาติแล้ว คุณต้องระมัดระวังด้วยไฟ LED IR ที่ทรงพลัง - หากคุณโชคดี คุณอาจถูกไฟไหม้ที่เรตินาโดยไม่มีใครสังเกตเห็น (เช่นเดียวกับเลเซอร์ IR) - สิ่งเดียวที่ช่วยคุณได้คือดวงตาไม่สามารถโฟกัสการแผ่รังสีไปยังจุดใดจุดหนึ่งได้ .

กล้อง USB noname USB ความละเอียด 5 ล้านพิกเซลขาวดำ บนเซ็นเซอร์ Aptina Mt9p031 ฉันใช้เวลานานมากในการเขย่าชาวจีนเกี่ยวกับกล้องขาวดำ และในที่สุดผู้ขายรายหนึ่งก็พบสิ่งที่ฉันต้องการ กล้องไม่มีฟิลเตอร์เลย คุณสามารถมองเห็นได้ตั้งแต่ 350 นาโนเมตร ถึง ~1050 นาโนเมตร

เลนส์: ตัวนี้คือ 4 มม. และยังมี 6 และ 50 มม. ที่ 4 และ 6 มม. - ออกแบบมาเพื่อทำงานในช่วง IR - หากไม่มีสิ่งนี้ สำหรับช่วง IR ที่ไม่มีการโฟกัสใหม่ รูปภาพจะไม่อยู่ในโฟกัส (ตัวอย่างจะอยู่ด้านล่าง ด้วยกล้องทั่วไปและการแผ่รังสี IR ที่ 940 นาโนเมตร) ปรากฎว่าเมาท์ C (และ CS ที่มีความยาวหน้าแปลนต่างกัน 5 มม.) ได้รับการสืบทอดมาจากกล้องถ่ายภาพยนตร์ 16 มม. ของต้นศตวรรษ เลนส์ยังคงมีการผลิตอย่างต่อเนื่อง แต่สำหรับระบบกล้องวงจรปิด รวมถึงโดยบริษัทชื่อดังอย่าง Tamron (เลนส์ 4 มม. จากเลนส์เหล่านี้: 13FM04IR)

ฟิลเตอร์: ฉันพบชุดฟิลเตอร์ IR จากจีนอีกครั้งตั้งแต่ 680 ถึง 1,050 นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม การทดสอบการส่งผ่าน IR ให้ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด - สิ่งเหล่านี้ดูเหมือนจะไม่ใช่ฟิลเตอร์แบนด์พาส (อย่างที่ฉันจินตนาการไว้) แต่เป็น "ความหนาแน่น" ของสีที่แตกต่างกัน ซึ่งเปลี่ยนความยาวคลื่นขั้นต่ำของแสงที่ส่งผ่าน ฟิลเตอร์หลังจาก 850 นาโนเมตรมีความหนาแน่นมากและต้องใช้ความเร็วชัตเตอร์ที่นาน ฟิลเตอร์ IR-Cut - ในทางกลับกันจะส่งเฉพาะแสงที่มองเห็นได้เราจะต้องใช้มันเมื่อยิงเงิน

ตัวกรองแสงที่มองเห็นได้:

ฟิลเตอร์ IR: ช่องสีแดงและสีเขียว - ท่ามกลางแสงไฟฉาย 940 นาโนเมตร, สีน้ำเงิน - 850 นาโนเมตร ฟิลเตอร์ IR-Cut - สะท้อนรังสีอินฟราเรด จึงมีสีที่สดใส

มาเริ่มยิงกันเลย

พาโนรามาระหว่างวันใน IR: ช่องสีแดง - พร้อมฟิลเตอร์ที่ 1,050 นาโนเมตร, สีเขียว - 850 นาโนเมตร, สีน้ำเงิน - 760 นาโนเมตร เราเห็นว่าต้นไม้สะท้อน IR ใกล้มากโดยเฉพาะ เมฆสีและจุดสีบนพื้นเกิดจากการเคลื่อนตัวของเมฆระหว่างเฟรม แต่ละเฟรมถูกรวมเข้าด้วยกัน (หากกล้องอาจเลื่อนโดยไม่ได้ตั้งใจ) และต่อเข้าด้วยกันเป็นภาพสี 1 ภาพใน CCDStack2 ซึ่งเป็นโปรแกรมสำหรับประมวลผลภาพถ่ายทางดาราศาสตร์ ซึ่งภาพสีมักสร้างจากหลายเฟรมที่มีฟิลเตอร์ต่างกัน

พาโนรามาในเวลากลางคืน: คุณสามารถเห็นความแตกต่างของสีระหว่างแหล่งกำเนิดแสงต่างๆ: “ประหยัดพลังงาน” - สีน้ำเงิน ซึ่งมองเห็นได้เฉพาะใน IR ใกล้มากเท่านั้น หลอดไส้มีสีขาวส่องสว่างตลอดทั้งช่วง

ชั้นวางหนังสือ: วัตถุปกติเกือบทั้งหมดแทบไม่มีสีใน IR ไม่ว่าจะดำหรือขาว มีเพียงสีบางสีเท่านั้นที่มีโทนสี "สีน้ำเงิน" (IR คลื่นสั้น - 760 นาโนเมตร) ที่เด่นชัด หน้าจอ LCD ของเกม “เอาล่ะ รอสักครู่!” - ไม่แสดงสิ่งใดในช่วง IR (แม้ว่าจะใช้สำหรับการสะท้อนก็ตาม)

โทรศัพท์มือถือที่มีหน้าจอ AMOLED: ไม่มีอะไรมองเห็นได้อย่างแน่นอนใน IR รวมถึงไฟ LED แสดงสถานะสีน้ำเงินบนขาตั้ง ในพื้นหลังจะไม่สามารถมองเห็นสิ่งใดบนหน้าจอ LCD ได้เช่นกัน สีฟ้าบนตั๋วรถไฟใต้ดินเป็นแบบโปร่งใส IR และมองเห็นเสาอากาศสำหรับชิป RFID ภายในตั๋วได้

ที่ 400 องศา หัวแร้งและเครื่องเป่าผมจะเรืองแสงค่อนข้างสว่าง:

ดาว

เป็นที่ทราบกันว่าท้องฟ้าเป็นสีฟ้าเนื่องจากการกระเจิงของเรย์ลีห์ ดังนั้นในช่วง IR จึงมีความสว่างต่ำกว่ามาก เป็นไปได้ไหมที่จะเห็นดาวในตอนเย็นหรือตอนกลางวันเทียบกับท้องฟ้า?

ภาพถ่ายดาวดวงแรกยามเย็นด้วยกล้องธรรมดา:

กล้อง IR ที่ไม่มีฟิลเตอร์:

อีกตัวอย่างหนึ่งของดาวดวงแรกกับพื้นหลังของเมือง:

เงิน

สิ่งแรกที่คำนึงถึงในการตรวจสอบความถูกต้องของเงินคือรังสียูวี อย่างไรก็ตาม ธนบัตรมีองค์ประกอบพิเศษมากมายที่ปรากฏในช่วง IR รวมทั้งที่มองเห็นได้ด้วยตาด้วย เราได้เขียนสั้น ๆ เกี่ยวกับเรื่องนี้เกี่ยวกับHabréแล้ว - ตอนนี้เรามาดูกันดีกว่า:

1,000 รูเบิล พร้อมฟิลเตอร์ 760, 850 และ 1,050 นาโนเมตร: พิมพ์เฉพาะองค์ประกอบแต่ละรายการด้วยหมึกที่ดูดซับรังสี IR:

5,000 รูเบิล:

5,000 รูเบิล โดยไม่มีฟิลเตอร์ แต่มีแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน:
สีแดง = 940nm, สีเขียว - 850nm, สีน้ำเงิน - 625nm (=แสงสีแดง):

อย่างไรก็ตาม เคล็ดลับเงินอินฟราเรดไม่ได้จบเพียงแค่นั้น ธนบัตรมีเครื่องหมายต่อต้านสโตกส์ - เมื่อส่องสว่างด้วยแสงอินฟราเรด 940 นาโนเมตร จะเรืองแสงในช่วงที่มองเห็นได้ การถ่ายภาพด้วยกล้องธรรมดา - อย่างที่คุณเห็น แสง IR จะส่องผ่านฟิลเตอร์ IR-Cut ในตัวเล็กน้อย - แต่เนื่องจาก... เลนส์ไม่ได้รับการปรับให้เหมาะกับ IR - ภาพไม่อยู่ในโฟกัส แสงอินฟราเรดจะปรากฏเป็นสีม่วงอ่อนเนื่องจากฟิลเตอร์ Bayer RGB มีความโปร่งใส IR

ตอนนี้ ถ้าเราเพิ่มฟิลเตอร์ IR-Cut เราจะเห็นเฉพาะเครื่องหมายป้องกันสโตกส์ที่ส่องสว่างเท่านั้น องค์ประกอบที่อยู่เหนือ “5000” จะเรืองแสงได้สว่างที่สุด ซึ่งมองเห็นได้แม้ในห้องที่มีแสงสลัวและมีไฟแบ็คไลท์ด้วยไดโอด/ไฟฉาย 4W 940nm องค์ประกอบนี้ยังประกอบด้วยสารเรืองแสงสีแดง โดยจะเรืองแสงเป็นเวลาหลายวินาทีหลังจากการฉายรังสีด้วยแสงสีขาว (หรือ IR->สีเขียวจากสารเรืองแสงต้านสโตกส์ที่มีฉลากเดียวกัน)

องค์ประกอบที่อยู่ทางด้านขวาของ "5000" คือสารเรืองแสงที่เรืองแสงเป็นสีเขียวเป็นระยะเวลาหนึ่งหลังจากการฉายรังสีด้วยแสงสีขาว (ไม่จำเป็นต้องใช้รังสีอินฟราเรด)

สรุป

เงินในช่วง IR กลายเป็นเรื่องยุ่งยากอย่างยิ่ง และคุณสามารถตรวจสอบได้ในภาคสนามไม่เพียงแต่ด้วยรังสียูวีเท่านั้น แต่ยังด้วยไฟฉาย IR 940 นาโนเมตรด้วย ผลลัพธ์ของการถ่ายภาพท้องฟ้าในรูปแบบ IR ทำให้เกิดความหวังในการถ่ายภาพดาราศาสตร์สมัครเล่นโดยไม่ต้องเดินทางไกลเกินขอบเขตเมือง

แสงอินฟราเรดไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยการมองเห็นของมนุษย์ ในขณะเดียวกันร่างกายมนุษย์จะรับรู้คลื่นอินฟราเรดยาวว่าเป็นความร้อน แสงอินฟราเรดมีคุณสมบัติบางประการของแสงที่มองเห็นได้ การแผ่รังสีในรูปแบบนี้สามารถโฟกัส สะท้อน และโพลาไรซ์ได้ ตามทฤษฎี แสงอินฟราเรดจะถูกตีความว่าเป็นรังสีอินฟราเรด (IR) มากกว่า Space IR ครอบครองช่วงสเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า 700 นาโนเมตร - 1 มม. คลื่น IR ยาวกว่าคลื่นแสงที่มองเห็นและสั้นกว่าคลื่นวิทยุ ดังนั้นความถี่ของ IR จึงสูงกว่าความถี่ของไมโครเวฟและต่ำกว่าความถี่ของแสงที่มองเห็นได้ ความถี่ของ IR ถูกจำกัดไว้ที่ช่วง 300 GHz - 400 THz

คลื่นอินฟราเรดถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ วิลเลียม เฮอร์เชล การค้นพบนี้ถูกบันทึกในปี 1800 นักวิทยาศาสตร์ใช้ปริซึมแก้วในการทดลองในลักษณะนี้เพื่อสำรวจความเป็นไปได้ในการแบ่งแสงอาทิตย์ออกเป็นองค์ประกอบต่างๆ

เมื่อวิลเลียม เฮอร์เชลต้องวัดอุณหภูมิของดอกไม้แต่ละดอก เขาค้นพบปัจจัยที่ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นเมื่อผ่านอนุกรมต่อไปนี้อย่างต่อเนื่อง:

• สีม่วง,
• สีฟ้า,
• เขียวขจี,
• ไข่แดง,
• ส้ม,
• สีแดง.

ช่วงคลื่นและความถี่ของรังสีอินฟราเรด

ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น นักวิทยาศาสตร์แบ่งรังสีอินฟราเรดออกเป็นหลายส่วนตามอัตภาพ อย่างไรก็ตาม ไม่มีคำจำกัดความที่เหมือนกันของขอบเขตของแต่ละส่วน

ระดับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า: 1 - คลื่นวิทยุ; 2 - ไมโครเวฟ; 3 - คลื่นอินฟราเรด; 4 - แสงที่มองเห็นได้; 5 - อัลตราไวโอเลต; 6 — รังสีเอกซ์; 7 - รังสีแกมมา; B - ช่วงความยาวคลื่น; อี - พลังงาน

ตามทฤษฎีแล้ว มีการกำหนดช่วงคลื่นสามช่วง:

1. ใกล้
2. เฉลี่ย
3. ไกลออกไป

ช่วงอินฟราเรดใกล้ถูกทำเครื่องหมายด้วยความยาวคลื่นที่เข้าใกล้จุดสิ้นสุดของสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ ส่วนของคลื่นที่คำนวณโดยประมาณจะแสดงไว้ที่นี่ตามความยาว: 750 - 1300 นาโนเมตร (0.75 - 1.3 µm) ความถี่การแผ่รังสีจะอยู่ที่ประมาณ 215-400 เฮิรตซ์ ความยาวคลื่น IR สั้นจะปล่อยความร้อนน้อยที่สุด

ช่วง IR กลาง (กลาง) ครอบคลุมความยาวคลื่น 1300-3000 นาโนเมตร (1.3 - 3 µm) ความถี่ที่นี่วัดในช่วง 20-215 THz ระดับความร้อนที่แผ่ออกมาค่อนข้างต่ำ

ช่วงอินฟราเรดไกลจะใกล้เคียงกับช่วงไมโครเวฟมากที่สุด เค้าโครง: 3-1,000 ไมครอน ช่วงความถี่ 0.3-20 THz. กลุ่มนี้ประกอบด้วยความยาวคลื่นสั้นที่ช่วงความถี่สูงสุด นี่คือจุดที่ความร้อนสูงสุดถูกปล่อยออกมา

การประยุกต์รังสีอินฟราเรด

รังสีอินฟราเรดถูกนำไปใช้ในด้านต่างๆ อุปกรณ์ที่เป็นที่รู้จักมากที่สุด ได้แก่ กล้องถ่ายภาพความร้อน อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน ฯลฯ อุปกรณ์สื่อสารและเครือข่ายใช้แสง IR เป็นส่วนหนึ่งของการทำงานแบบมีสายและไร้สาย

ตัวอย่างการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คือเครื่องถ่ายภาพความร้อนซึ่งมีหลักการทำงานตามการใช้รังสีอินฟราเรด และนี่เป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งจากอีกหลายคน

รีโมทคอนโทรลติดตั้งระบบสื่อสาร IR ระยะสั้นโดยส่งสัญญาณผ่าน IR LED ตัวอย่าง: เครื่องใช้ในครัวเรือนทั่วไป – ทีวี เครื่องปรับอากาศ เครื่องเล่น แสงอินฟราเรดส่งข้อมูลผ่านระบบเคเบิลใยแก้วนำแสง

นอกจากนี้ รังสีอินฟราเรดยังถูกใช้อย่างแข็งขันโดยดาราศาสตร์การวิจัยเพื่อการสำรวจอวกาศ ต้องขอบคุณรังสีอินฟราเรดที่ทำให้สามารถตรวจจับวัตถุในอวกาศที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ได้

ข้อเท็จจริงที่รู้น้อยเกี่ยวกับแสง IR

ดวงตาของมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นรังสีอินฟราเรดได้จริงๆ แต่ผิวหนังของร่างกายมนุษย์ซึ่งทำปฏิกิริยากับโฟตอน ไม่ใช่แค่การแผ่รังสีความร้อนเท่านั้นที่สามารถ "มองเห็น" พวกมันได้

แท้จริงแล้วพื้นผิวของผิวหนังทำหน้าที่เป็น "ลูกตา" หากคุณออกไปข้างนอกในวันที่แดดจ้า ให้หลับตาและเหยียดฝ่ามือขึ้นไปบนฟ้า คุณจะพบตำแหน่งของดวงอาทิตย์ได้อย่างง่ายดาย

ในฤดูหนาว ในห้องที่มีอุณหภูมิอากาศ 21-22°С จะต้องแต่งกายให้อบอุ่น (เสื้อกันหนาว กางเกงขายาว) ในฤดูร้อน ในห้องเดียวกัน ที่อุณหภูมิเดียวกัน ผู้คนก็รู้สึกสบายตัวเช่นกัน แต่ต้องสวมเสื้อผ้าที่เบากว่า (กางเกงขาสั้น เสื้อยืด)

ปรากฏการณ์นี้อธิบายได้ง่าย: แม้ว่าอุณหภูมิอากาศจะเท่ากัน แต่ผนังและเพดานของห้องในฤดูร้อนจะปล่อยคลื่นอินฟราเรดไกลที่ถูกพาโดยแสงแดดออกมามากกว่า (FIR - ฟาร์อินฟราเรด) ดังนั้นที่อุณหภูมิเดียวกันร่างกายมนุษย์จะรับรู้ความร้อนได้มากขึ้นในฤดูร้อน

ความร้อนอินฟราเรดเกิดจากสิ่งมีชีวิตและวัตถุไม่มีชีวิต ช่วงเวลานี้สังเกตได้ชัดเจนกว่าบนหน้าจอสร้างภาพความร้อน

คนคู่หนึ่งที่นอนบนเตียงเดียวกันเป็นผู้ส่งและรับคลื่น FIR ที่สัมพันธ์กันโดยไม่ได้ตั้งใจ หากบุคคลหนึ่งอยู่คนเดียวบนเตียง เขาทำหน้าที่เป็นตัวส่งคลื่น FIR แต่จะไม่ได้รับคลื่นเดียวกันในการตอบสนองอีกต่อไป

เมื่อผู้คนพูดคุยกัน พวกเขาจะส่งและรับการสั่นสะเทือนของคลื่น FIR จากกันและกันโดยไม่ได้ตั้งใจ การกอดอย่างเป็นมิตร (ด้วยความรัก) ยังกระตุ้นการส่งรังสี FIR ระหว่างผู้คนอีกด้วย

ธรรมชาติรับรู้แสง IR ได้อย่างไร?

มนุษย์ไม่สามารถมองเห็นแสงอินฟราเรดได้ แต่งูในวงศ์งูพิษ (เช่น งูหางกระดิ่ง) มีช่องรับความรู้สึกที่ใช้ในการสร้างภาพในแสงอินฟราเรด

คุณสมบัตินี้ทำให้งูสามารถตรวจจับสัตว์เลือดอุ่นได้ในความมืดสนิท งูที่มีช่องรับความรู้สึกสองช่อง ได้รับการตั้งสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์ว่ามีการรับรู้เชิงลึกด้วยอินฟราเรด

คุณสมบัติของงู IR: 1, 2 - โซนที่ละเอียดอ่อนของช่องรับความรู้สึก; 3 - ช่องเมมเบรน; 4 - ช่องภายใน; 5 - ไฟเบอร์ MG; 6 - ช่องภายนอก

ปลาประสบความสำเร็จในการใช้แสงอินฟราเรดใกล้ (NIR) เพื่อจับเหยื่อและควบคุมทิศทางของพวกมันในพื้นที่น้ำ การรับรู้ NIR นี้ช่วยให้ปลานำทางได้อย่างแม่นยำในสภาพแสงน้อย ในที่มืดหรือในน้ำขุ่น

รังสีอินฟราเรดมีบทบาทสำคัญในการกำหนดสภาพอากาศและสภาพอากาศของโลก เช่นเดียวกับแสงแดด มวลรวมของแสงอาทิตย์ที่โลกดูดกลืนและรังสีอินฟราเรดในปริมาณเท่ากันจะต้องเคลื่อนที่จากโลกกลับเข้าสู่อวกาศ ไม่อย่างนั้นภาวะโลกร้อนหรือโลกเย็นลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

มีเหตุผลที่ชัดเจนว่าทำไมอากาศจึงเย็นลงอย่างรวดเร็วในคืนที่แห้ง ระดับความชื้นต่ำและการไม่มีเมฆบนท้องฟ้าทำให้เกิดเส้นทางการแผ่รังสีอินฟราเรดที่ชัดเจน รังสีอินฟราเรดเดินทางออกสู่อวกาศได้เร็วกว่าและพาความร้อนออกไปได้เร็วขึ้น

ส่วนสำคัญที่มายังโลกคือแสงอินฟราเรด สิ่งมีชีวิตหรือวัตถุตามธรรมชาติใดๆ มีอุณหภูมิ ซึ่งหมายความว่ามันจะปล่อยพลังงาน IR ออกมา แม้แต่วัตถุที่เย็นจัด (เช่น ก้อนน้ำแข็ง) ก็ปล่อยแสงอินฟราเรดออกมา

ศักยภาพทางเทคนิคของโซนอินฟราเรด

ศักยภาพทางเทคนิคของรังสีอินฟราเรดนั้นไร้ขีดจำกัด มีตัวอย่างมากมาย การติดตามด้วยอินฟราเรด (การกลับบ้าน) ใช้ในระบบควบคุมขีปนาวุธแบบพาสซีฟ ในกรณีนี้จะใช้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากเป้าหมายที่ได้รับในส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัม

ระบบติดตามเป้าหมาย: 1, 4 - ห้องเผาไหม้; 2, 6 - ไอเสียเปลวไฟค่อนข้างยาว; 5 - กระแสเย็นผ่านห้องร้อน 3, 7 - กำหนดลายเซ็น IR ที่สำคัญ

ดาวเทียมตรวจอากาศที่ติดตั้งเครื่องวัดรังสีแบบสแกนจะสร้างภาพความร้อน ซึ่งช่วยให้เทคนิคการวิเคราะห์สามารถระบุความสูงและประเภทของเมฆ คำนวณอุณหภูมิของพื้นดินและพื้นผิวน้ำ และกำหนดลักษณะพื้นผิวมหาสมุทร

รังสีอินฟราเรดเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการควบคุมอุปกรณ์ต่างๆ จากระยะไกล ผลิตภัณฑ์จำนวนมากได้รับการพัฒนาและผลิตโดยใช้เทคโนโลยี FIR ชาวญี่ปุ่นมีความโดดเด่นเป็นพิเศษที่นี่ นี่เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนที่ได้รับความนิยมในญี่ปุ่นและทั่วโลก:

• วัสดุบุผิวพิเศษและเครื่องทำความร้อน FIR
• แผ่น FIR สำหรับเก็บปลาและผักให้สดได้นาน
• กระดาษเซรามิกและเซรามิก FIR;
• ถุงมือผ้า FIR, เสื้อแจ็คเก็ต, เบาะรถยนต์;
• ไดร์เป่าผม FIR ที่ช่วยลดความเสียหายของเส้นผม

การสะท้อนแสงอินฟราเรด (การอนุรักษ์ศิลปะ) ใช้เพื่อศึกษาภาพวาดและช่วยเผยให้เห็นชั้นที่ซ่อนอยู่โดยไม่ทำลายโครงสร้าง เทคนิคนี้ช่วยเปิดเผยรายละเอียดที่ซ่อนอยู่ภายใต้ภาพวาดของศิลปิน

วิธีนี้จะตัดสินว่าภาพวาดในปัจจุบันเป็นงานศิลปะต้นฉบับหรือเป็นเพียงสำเนาที่ทำโดยมืออาชีพ การเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับงานบูรณะงานศิลปะก็ถูกระบุเช่นกัน

รังสีอินฟราเรด: ผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์

ประโยชน์ของแสงแดดที่มีต่อสุขภาพของมนุษย์ได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์แล้ว อย่างไรก็ตาม การได้รับรังสีจากแสงอาทิตย์มากเกินไปอาจเป็นอันตรายได้ แสงแดดมีรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งเผาผิวหนังของร่างกายมนุษย์

ห้องซาวน่าอินฟราเรดสำหรับการใช้งานสาธารณะแพร่หลายในญี่ปุ่นและจีน และแนวโน้มการพัฒนาวิธีการรักษาด้วยวิธีนี้ก็ทวีความรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น

ในขณะเดียวกันอินฟราเรดคลื่นไกลก็ให้ประโยชน์ด้านสุขภาพจากแสงแดดธรรมชาติทั้งหมด ในขณะเดียวกันผลกระทบที่เป็นอันตรายของรังสีดวงอาทิตย์ก็หมดสิ้นไป

ด้วยการใช้เทคโนโลยีการสร้างรังสีอินฟราเรด ทำให้สามารถควบคุมอุณหภูมิได้อย่างสมบูรณ์ () และแสงแดดไม่จำกัด แต่ข้อเท็จจริงเหล่านี้ยังไม่ใช่ทั้งหมดที่ทราบเกี่ยวกับประโยชน์ของรังสีอินฟราเรด:

• รังสีฟาร์อินฟราเรดทำให้ระบบหัวใจและหลอดเลือดแข็งแรงขึ้น รักษาอัตราการเต้นของหัวใจให้คงที่ เพิ่มการเต้นของหัวใจ ขณะเดียวกันก็ลดความดันโลหิตตัวล่าง
• การกระตุ้นการทำงานของหัวใจและหลอดเลือดด้วยแสงอินฟราเรดเป็นวิธีที่ดีเยี่ยมในการรักษาสุขภาพหัวใจและหลอดเลือดให้เป็นปกติ มีประสบการณ์ของนักบินอวกาศชาวอเมริกันในระหว่างการบินในอวกาศอันยาวนาน
• รังสีอินฟราเรดฟาร์อินฟราเรดที่อุณหภูมิสูงกว่า 40°C จะอ่อนตัวลงและฆ่าเซลล์มะเร็งในที่สุด ข้อเท็จจริงนี้ได้รับการยืนยันจากสมาคมมะเร็งอเมริกันและสถาบันมะเร็งแห่งชาติ
• ห้องซาวน่าอินฟราเรดมักใช้ในญี่ปุ่นและเกาหลี (การบำบัดด้วยอุณหภูมิร่างกายหรือการบำบัดด้วย Waon) เพื่อรักษาโรคหัวใจและหลอดเลือด โดยเฉพาะภาวะหัวใจล้มเหลวเรื้อรังและโรคหลอดเลือดแดงส่วนปลาย
• ผลการวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Neuropsychiatric Disease and Treatment เน้นย้ำว่ารังสีอินฟราเรดเป็น "ความก้าวหน้าทางการแพทย์" ในการรักษาอาการบาดเจ็บที่สมอง
• กล่าวกันว่าห้องซาวน่าอินฟราเรดมีประสิทธิภาพในการกำจัดโลหะหนัก คอเลสเตอรอล แอลกอฮอล์ นิโคติน แอมโมเนีย กรดซัลฟิวริก และสารพิษอื่นๆ ออกจากร่างกายได้ดีกว่าถึง 7 เท่า
• ในที่สุด การบำบัดด้วย FIR ในญี่ปุ่นและจีนก็มีประสิทธิภาพเหนือกว่าวิธีการรักษาโรคหอบหืด หลอดลมอักเสบ หวัด ไข้หวัดใหญ่ และไซนัสอักเสบ มีการตั้งข้อสังเกตว่าการบำบัดด้วย FIR ช่วยขจัดอาการอักเสบ บวม และการอุดตันของเมือก

แสงอินฟราเรดและอายุการใช้งาน 200 ปี

มีตัวเลือกในการซื้อกล้องดิจิตอลความละเอียด VGA ราคาถูกพร้อมช่องมองภาพ แต่นั่นก็เป็นอีกสิ่งหนึ่งที่ต้องพกติดตัว
เมื่อเร็วๆ นี้ที่สนามบิน ฉันพยายามปิดทีวีโดยให้ผู้คนใช้เสียงดังสนทนากับคอนโทรลเลอร์ TV-Be-Gone ของฉัน แต่อุปกรณ์ไม่สามารถปิดทีวีได้ ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจลองดูว่ามันทำงานหรือ ไม่. ฉันหยิบ iPhone 4 ออกมา เปิดแอพกล้องถ่ายรูป เล็งกล้องไปที่ TV-Be-Gone พร้อมไฟ IR แล้วกดปุ่มบน TV-Be-Gone ฉันไม่เห็นแสงจาก IR LED ในช่องมองภาพของ iPhone ของผู้เขียน
จากนั้นฉันก็นึกได้ว่าลองใช้กล้องหน้า FaceTim ฉันกดปุ่มสลับกล้องบนหน้าจอ iPhone แล้วชี้กล้อง FaceTime ไปที่ไฟ IR ของ TV-Be-Gone ที่ยังกะพริบอยู่ และในที่สุดฉันก็สามารถเห็นแสงที่ออกมาจากตัวส่งสัญญาณ IR ได้!
ขั้นตอนต่อไปนี้จะทำซ้ำขั้นตอนข้างต้นและแสดงวิธีดูแสงอินฟราเรดบน iPhone 4 มาตรฐานของคุณ รวมถึงสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตอื่นๆ ด้วย

ขั้นตอนที่ 1: ใช้ด้านหลังของกล้องลองดูแสงจาก LED อินฟราเรด

บน iPhone ของคุณ เปิดแอพ Camera และเล็งกล้องไปที่ตัวส่งสัญญาณ LED ของรีโมทคอนโทรลทีวี
ขณะที่คุณกำลังดูหน้าจอ iPhone ให้กดปุ่มสองสามปุ่มบนรีโมทคอนโทรล
แม้ว่ารีโมทคอนโทรลอาจปล่อยลำแสงอินฟราเรดที่สว่างออกมา แต่คุณไม่สามารถมองเห็นด้วยตาได้ เนื่องจากดวงตาของคุณไม่ไวต่อแสงในความถี่อินฟราเรด (ประมาณ 940 นาโนเมตรสำหรับรีโมทคอนโทรล)
กล้องหลักของ iPhone ของคุณไม่สามารถมองเห็นแสงอินฟราเรดได้เนื่องจาก Apple ได้เพิ่มฟิลเตอร์ให้กับเลนส์ที่ปิดกั้นแสงอินฟราเรด ดังนั้นจึงไม่สามารถมองเห็นรังสีอินฟราเรดบนหน้าจอได้

ขั้นตอนที่ 2: ตอนนี้ลองใช้กล้อง FaceTime ด้านหน้าเพื่อดูแสงจาก LED อินฟราเรด

ตอนนี้คลิกไอคอน "สวิตช์กล้อง" ที่มุมขวาบนของแอพกล้องถ่ายรูปของ iPhone เพื่อให้หน้าจอแสดงมุมมองกล้อง FaceTime ดังนั้นคุณอาจเห็นตัวเองอยู่บนหน้าจอ
ตอนนี้ชี้กล้อง FaceTime ไปที่ LED ของรีโมทคอนโทรลทีวีของคุณแล้วกดปุ่มบนรีโมทคอนโทรล
ดวงตาของคุณไม่สามารถมองเห็นแสงอินฟราเรดได้ แต่ตอนนี้คุณจะเห็นแสงอินฟราเรดที่ปรากฏในช่องมองภาพเป็นแสงสีขาวสว่าง
ปรากฎว่ากล้อง FaceTime บน iPhone 4 ไม่มีฟิลเตอร์ IR! ไชโย!