البصريات بالأشعة تحت الحمراء

علم البصريات بالأشعة تحت الحمراء هو فرع من فروع علم البصريات يهتم بدراسة ومعالجة ضوء الأشعة تحت الحمراء، وهو إشعاع كهرومغناطيسي ذو أطوال موجية أطول من الضوء المرئي. يمتد طيف الأشعة تحت الحمراء من حوالي 700 نانومتر إلى 1 مليمتر، وينقسم إلى عدة مناطق فرعية: الأشعة تحت الحمراء القريبة، والأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة، والأشعة تحت الحمراء متوسطة الموجة، والأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة، والأشعة تحت الحمراء البعيدة.

تتمتع البصريات بالأشعة تحت الحمراء بتطبيقات عديدة في مختلف المجالات، بما في ذلك:

1. التصوير الحراريتُستخدم البصريات بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في كاميرات وأجهزة التصوير الحراري، مما يسمح لنا برؤية وقياس الانبعاثات الحرارية من الأجسام والبيئات المحيطة. ولها تطبيقات في الرؤية الليلية، والأمن، والتفتيش الصناعي، والتصوير الطبي.
2. التحليل الطيفيالتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء هو تقنية تستخدم ضوء الأشعة تحت الحمراء لتحليل التركيب الجزيئي للمواد. تمتص الجزيئات المختلفة أطوال موجية محددة من الأشعة تحت الحمراء وتبعثها، مما يسمح بتحديد وقياس كمية المركبات في العينات. ولهذا تطبيقات في الكيمياء، وعلم الأحياء، وعلوم المواد.
3. الاستشعار عن بعدتُستخدم أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء في تطبيقات الاستشعار عن بُعد لجمع معلومات حول سطح الأرض وغلافها الجوي. وهذا مفيد بشكل خاص في الرصد البيئي والتنبؤات الجوية والدراسات الجيولوجية.
4. تواصل: يتم استخدام الاتصالات بالأشعة تحت الحمراء في تقنيات مثل أجهزة التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء، ونقل البيانات بين الأجهزة (مثل IrDA)، وحتى للاتصالات اللاسلكية قصيرة المدى.
5. تقنية الليزر: تُستخدم أشعة الليزر تحت الحمراء في مجالات مثل الطب (الجراحة، التشخيص)، ومعالجة المواد، والاتصالات، والبحث العلمي.
6. الدفاع والأمنتلعب البصريات بالأشعة تحت الحمراء دورًا حاسمًا في التطبيقات العسكرية مثل الكشف عن الأهداف وتوجيه الصواريخ والاستطلاع، وكذلك في أنظمة الأمن المدنية.
7. علم الفلكتُستخدم التلسكوبات وأجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء لمراقبة الأجرام السماوية التي تنبعث بشكل أساسي في طيف الأشعة تحت الحمراء، مما يسمح لعلماء الفلك بدراسة الظواهر التي لا يمكن رؤيتها في الضوء المرئي.

يشمل علم البصريات بالأشعة تحت الحمراء تصميم وتصنيع واستخدام المكونات والأنظمة البصرية القادرة على معالجة ضوء الأشعة تحت الحمراء. تتضمن هذه المكونات العدسات والمرايا والمرشحات والموشورات ومقسمات الحزم الضوئية والكواشف، وكلها مُحسَّنة لأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء المحددة. غالبًا ما تختلف المواد المناسبة لعلم البصريات بالأشعة تحت الحمراء عن تلك المستخدمة في علم البصريات المرئية، إذ لا تكون جميع المواد شفافة للأشعة تحت الحمراء. تشمل المواد الشائعة الجرمانيوم والسيليكون وسيلينيد الزنك وأنواعًا مختلفة من الزجاج الناقل للأشعة تحت الحمراء.

باختصار، يعد علم البصريات بالأشعة تحت الحمراء مجالًا متعدد التخصصات وله مجموعة واسعة من التطبيقات العملية، بدءًا من تحسين قدرتنا على الرؤية في الظلام وحتى تحليل الهياكل الجزيئية المعقدة والنهوض بالبحث العلمي.