بصريات الأشعة تحت الحمراء

بصريات الأشعة تحت الحمراء هي فرع من فروع البصريات الذي يتعامل مع دراسة ومعالجة ضوء الأشعة تحت الحمراء (IR)، وهو إشعاع كهرومغناطيسي ذو أطوال موجية أطول من الضوء المرئي. يمتد طيف الأشعة تحت الحمراء بأطوال موجية تتراوح من 700 نانومتر تقريبًا إلى 1 ملليمتر، وينقسم إلى عدة مناطق فرعية: الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR)، والأشعة تحت الحمراء القصيرة الموجة (SWIR)، والأشعة تحت الحمراء متوسطة الموجة (MWIR)، والأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة (LWIR). )، والأشعة تحت الحمراء البعيدة (FIR).

للبصريات تحت الحمراء العديد من التطبيقات في مختلف المجالات، بما في ذلك:

1. التصوير الحراري: تستخدم بصريات الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في كاميرات وأجهزة التصوير الحراري، مما يسمح لنا برؤية وقياس انبعاثات الحرارة من الأشياء والبيئات. وهذا له تطبيقات في الرؤية الليلية والأمن والتفتيش الصناعي والتصوير الطبي.
2. التحليل الطيفي: التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء هو تقنية تستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء لتحليل التركيب الجزيئي للمواد. تمتص الجزيئات المختلفة وتبعث أطوال موجية محددة من الأشعة تحت الحمراء، والتي يمكن استخدامها لتحديد وقياس المركبات في العينات. وهذا له تطبيقات في الكيمياء والبيولوجيا وعلوم المواد.
3. الاستشعار عن بعد: تستخدم أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء في تطبيقات الاستشعار عن بعد لجمع المعلومات عن سطح الأرض والغلاف الجوي. وهذا مفيد بشكل خاص في المراقبة البيئية والتنبؤ بالطقس والدراسات الجيولوجية.
4. تواصل: يتم استخدام الاتصال بالأشعة تحت الحمراء في تقنيات مثل أجهزة التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء، ونقل البيانات بين الأجهزة (مثل IrDA)، وحتى في الاتصالات اللاسلكية قصيرة المدى.
5. تكنولوجيا الليزر: أشعة الليزر تحت الحمراء لها تطبيقات في مجالات مثل الطب (الجراحة والتشخيص)، ومعالجة المواد، والاتصالات، والبحث العلمي.
6. الدفاع والأمن: تلعب البصريات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء دورًا حاسمًا في التطبيقات العسكرية مثل اكتشاف الأهداف وتوجيه الصواريخ والاستطلاع، وكذلك في أنظمة الأمن المدنية.
7. علم الفلك: تُستخدم التلسكوبات وأجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء لمراقبة الأجرام السماوية التي تنبعث بشكل أساسي من طيف الأشعة تحت الحمراء، مما يسمح لعلماء الفلك بدراسة الظواهر التي تكون غير مرئية في الضوء المرئي.

تتضمن بصريات الأشعة تحت الحمراء تصميم وتصنيع واستخدام المكونات والأنظمة البصرية التي يمكنها التعامل مع ضوء الأشعة تحت الحمراء. تشمل هذه المكونات العدسات، والمرايا، والمرشحات، والمنشورات، ومقسمات الأشعة، والكاشفات، وكلها مُحسّنة لأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء المحددة محل الاهتمام. غالبًا ما تختلف المواد المناسبة لبصريات الأشعة تحت الحمراء عن تلك المستخدمة في البصريات المرئية، حيث ليست كل المواد شفافة لضوء الأشعة تحت الحمراء. تشمل المواد الشائعة الجرمانيوم والسيليكون وسيلينيد الزنك والعديد من النظارات التي ترسل الأشعة تحت الحمراء.

باختصار، تعد بصريات الأشعة تحت الحمراء مجالًا متعدد التخصصات مع مجموعة واسعة من التطبيقات العملية، بدءًا من تحسين قدرتنا على الرؤية في الظلام وحتى تحليل الهياكل الجزيئية المعقدة وتطوير البحث العلمي.