Raggi Infrarossi (IR)

Prima di iniziare l'articolo mi sembra doveroso spiegare che le tonalità di un colore (qualsiasi esso sia) sono chiamate, in ambito scientifico, frequenze o lunghezza d'onda e gli stessi colori sono chiamati radiazioni. Questo per spiegare il motivo per cui nella continuazione di questo articolo si parlerà di radiazioni, frequenze, ecc.

Questa precisazione è doverosa perché addentrandosi sempre di più nell'argomento si useranno solo i termini scientifici.

La luce che noi vediamo normalmente non è composta da un solo colore, ma da più colori.

I colori visibili sono sette e sono i seguenti: rosso, arancione, giallo, verde, indaco e violetto.

L'essenza di tutti questi colori da come risultato il bianco, mentre l'assenza di questi colori da come risultato il nero.

In pratica si parla di rifrazione (http://curiosity100.blogspot.com/2018/02/quali-sono-i-colori-primari.html) il che significa che una superficie bianca riflette l'intero spettro, mentre una superficie nera assorbe tutto lo spetto. Se invece la superficie è, ad esempio gialla, essa assorbirà tutto lo spettro e rifletterà solo il giallo.

Stesso discorso vale per tutti i vari colori dello spettro visibile.

Però esistono atri due colori che non sono visibili dall'occhio umano: l'infrarosso e l'ultravioletto.

Tralasciando l'ultravioletto perché viene trattato nell'articolo https://curiosity100.blogspot.com/2018/12/raggi-ultravioletti-uv.html parlerò dell'infrarosso.

Questa tonalità di colore, come dice la parola stessa, si trova su una lunghezza d'onda subito inferiore al rosso.

Ma se è invisibile come venne scoperto questo colore?

Per rispondere a questo domanda è necessario fare un salto indietro nel tempo ed esattamente nel 1800.

in quell'anno il fisico William Herschel fece un esperimento abbastanza curioso.

Infatti mise un termometro a mercurio nello spettro prodotto da un prisma di vetro in modo da poter fissare la temperatura delle differenti bande di luce.

Herschel noto che la temperatura dal violetto al rosso continuava a salire e, la cosa veramente strana, è che posizionando il termometro oltre il rosso (dove non si vede nessuna luce) la temperatura continuava a salire. A questo punto la spiegazione era abbastanza semplice: oltre il rosso c'è una radiazione invisibile e, visto che si trova al di sopra del rosso, era giusto chiamarla radiazione infrarossa (IR per abbreviazione).

Come per tutte le cose, una volta scoperta questa nuova radiazione vennero fatti vari esperimenti per poterla riprodurre e vedere i suoi effetti sopratutto sul corpo umano.

Da dove provengono i raggi infrarossi?

La principale fonte di IR è il sole, ma non solo. Infatti la radiazione IR non è presente solo nello spettro solare, ma è presente in tutti i corpi.

Infatti spesso, e a ragione, viene associata con i concetti di "calore" e "radiazione termica", poiché ogni oggetto con temperatura superiore allo zero assoluto (in pratica qualsiasi oggetto reale) emette spontaneamente radiazione in questa banda.

Tanto per fare un esempio per constatare che si tratti di calore, basta pensare ad una giornata nuvolosa (non piovosa) d'inverno. Noterete che la temperatura (nonostante sia rigida) è meno bassa delle giornate solari.

Ciò è dovuto al fatto che i raggi infrarossi emessi dalla terra vengono in parte riflessi dalle nubi.

Però visto che i raggi IR sono responsabili del calore di un corpo a mano che essi vengono dispersi, il corpo si raffredda: per questo il fenomeno descritto prima può durare un giorno o al massimo due.

Invece d'estate si ha la sensazione inversa (che faccia fresco) perché la quantità di raggi IR irradiati dal sole in quella stagione sono maggiori di quelli emessi dalla Terra e riflessi dalle nubi in una giornata nuvolosa.

Giusto per essere precisi: le nazioni che si trovano nel tropico del Cancro hanno l'estate calda e l'inverno freddo mentre le nazioni che si trovano nel tropico del Capricorno avranno le estati fredde e gli inverni caldi e quindi i fenomeni descritti prima sono sempre validi, ma in senso inverso.

Visto che l'articolo è scritto in Italia (tropico del Cancro) mi scuso con i tutti i lettori del tropico del Capricorno se non l'ho usato come esempio.

Quali sono gli effetti dei IR sul corpo umano?

Come già dimostrato ampiamente, il corpo umano è costantemente irradiato da IR, da qui si può intendere che non ci sono effetti nocivi, ma ci sono effetti benefici per la pelle e i muscoli e sono i seguenti:

• I tessuti muscolari si rilassano sciogliendo ogni loro tensione;
• Incrementano la circolazione sanguigna con un conseguente miglioramento del trasporto di ossigeno alle cellule;
• Facilita ed agevola la guarigione di tutte quelle patologie legate alle articolazioni, (artriti, artrosi) ai tendini (tendiniti) ed ai muscoli (tensioni, contratture ecc) accorciando così il tempo di guarigione e risultando nel contempo un ottimo analgesico naturale;
• Facilitano l’espulsione di tossine e quindi di liquidi in eccesso contrastando la ritenzione idrica e in conseguenza possono risultare utili per contrastare l’avanzare della cellulite o buccia d’arancia.

Come detto prima non ci sono effetti nocivi però è necessaria un'avvertenza: visto che si tratta di una radiazione che porta al riscaldamento della superficie che colpisce (infatti la particolarità degli IR è che non riscaldano l’aria, ma solo le superfici che colpiscono) si stia bene attenti a non esagerare con l'esposizione onde evitare problemi legati all'alta temperatura.

Visto che questa radiazione non è visibile dall'occhio umano è comunque possibile vederla in qualche modo?

La risposta è affermativa anche perché tutti avranno visto almeno un film dove c'erano uomini che riuscivano a vedere nel buio con l'uso di determinati apparati.

Bé quegli apparati utilizzavano i raggi infrarossi per la visione al buio. In pratica rendevano visibili i raggi infrarossi e a seconda della quantità emessa si riesce a vedere esattamente le sagome del corpo ed anche la consistenza (almeno teorica).

L'immagine che viene riprodotta può essere monocromatica (come nei film) oppure a colori per rappresentare le varie temperature.

Vista la visione differente le telecamere a IR vengono distinte in due tipi:

• telecamere ad infrarosso: queste telecamere permettono di rilevare sia gli infrarossi vicini al rosso e sia la luce visibile. Esse, però, non permettono la rilevazione della temperatura per cui la visione a colori è inutile e si parla di visione monocromatica: in verde e nero e tutte le sfumature di verde;
• termocamere: sono le telecamere che rilevano anche le temperature (sensibili all'infrarosso medio...termico) e in queste è molto utile la visualizzazione a colori per rilevare le diverse temperature.

Vediamo come funzionano nel dettaglio questi due tipi di telecamere.

• Telecamere ad infrarosso: i dispositivi che lavorano utilizzando il principio dell'infrarosso, integrano quello che viene chiamato intensificatone di luce (o amplificatore di luminosità). Quest'ultimo opera rilevando la scarsa luce proveniente dall'ambiente (grazie alla luminosità lunare o delle stelle) e la amplifica elettronicamente, presentando infine l'immagine (a luminosità amplificata) su uno schermo. La visione si presenta così simile a quella che si presenterebbe di giorno. È importante sottolineare che questi dispositivi amplificano la luce preesistente nell'ambiente, per cui, se l'ambiente fosse assolutamente buio, non ci sarebbe nulla da amplificare e non si otterrebbe nessuna immagine.

In questi dispositivi l'immagine che vediamo è in verde e nero (e tutte le sue sfumature) perché i monitor è a fosfori verdi. Il motivo per cui viene utilizzato il colore verde invece del rosso è molto semplice: il colore verde ha una luminosità più intensa rispetto al rosso e viene percepita in modo migliore dall'occhio umano: quindi si ha una migliore visibilità.

• Termocamere: queste telecamere operano rilevando le radiazioni infrarosse che emettono tutti gli oggetti aventi una temperatura differente da quella ambientale. Da ciò è evidente che questi dispositivi non hanno nessun bisogno di luce da una fonte esterna: gli oggetti stessi sono fonte della radiazione che necessita. Ovviamente l'immagine si presenterà molto diversa da quella a cui siamo normalmente abituati: la termocamera rileverà intensità proporzionali alle temperature superficiali degli oggetti, e gli oggetti più "luminosi" non saranno quelli che normalmente definiremmo "chiari" (quelli che meglio riflettono la luce visibile), ma quelli più caldi e quindi normalmente più scuri: in pratica sarebbero dei negativi. Per ovviare a questo inconveniente e per creare un'utilità a queste telecamere, l'immagine che viene riprodotta assume varie tonalità di vari colori per esaltarne la temperatura.

Quali sono le applicazioni pratiche dei raggi infrarossi?

Vista la totale innocuità per l'uomo questa radiazione oggi viene usata in moltissimi campi.

Vediamo alcuni tra i più usati:

• In caso di incendi: il fumo è più trasparente alle radiazioni nel campo dell'infrarosso rispetto a quelle appartenenti alla luce visibile, perciò i pompieri possono usare apparecchi infrarossi per orientarsi in ambienti pieni di fumo.
• Trasmissione dati: nei telecomandi dei televisori, tra computer portatili e fissi, palmari, telefoni cellulari, nei sensori di movimento e altri apparecchi elettronici e nelle fibre ottiche: la praticità è che gli infrarossi sono immuni ai disturbi che possono avere le onde radio in presenza di campi elettromagnetici.
• Campo edilizio: nella spettroscopia infrarossa, usata nella caratterizzazione dei materiali.
• Individuazione di persone, veicoli, ecc. occultati da oggetti: in pratica gli infrarossi possono passare attraverso gli oggetti e in un'immagine infrarossa "spiccano" gli oggetti caldi, anche se essi sono mimetizzati o confusi nella vegetazione (come persone, veicoli, fuochi, costruzioni).
• Campo agricolo: in un'immagine infrarossa "spiccano" anche gli oggetti che per proprietà fisiche riflettono in modo particolare l'infrarosso, ad esempio si può distinguere coltivazioni in buona salute o in cattiva salute.
• Prevenzioni rischi d'incendio: se un circuito elettrico scalda troppo potrebbe bruciare o far bruciare ciò che gli è intorno e questo difetto non si può vedere ad occhi nudo, ma solo rilevando una maggiore emissione di raggi infrarossi

Come detto in precedenza ci sono moltissimi usi, ma questi sono quelli più usati.

Per completezza d'informazione mi sembra utile menzionare la possibilità di poter acquistare occhiali a infrarossi e telecamere a infrarossi (o termocamere) a prezzi anche se non irrisori sicuramente abbastanza abbordabili.

Visto che fare pubblicità non rientra tra i propositi di questo articolo lascio la ricerca di siti, marche e modelli che vendono questi articoli al lettore o ai lettori interessati.

Concludendo i raggi infrarossi sono quelle radiazioni che si trovano immediatamente sotto (come frequenza) al rosso. Esse sono invisibili all'occhio umano, ma si possono vedere tramite determinati congegni e sono completamente innocue ai vari essere viventi a patto di non essere esposti per tempi troppo prolungati perché generano calore.