بحث عن الاشعة تحت الحمراء

تحت وهذا يعني اننا في منطقة الاشعة تحت الحمراء والتي ترددها اقل من تردد الاشعة الحمراء في الطيف الكهرومغناطيسي المرئي. الاجهزة التي تستخدم الاشعة تحت الحمراء يمكنها الرؤية في الظلام الدامس لأنها تعتمد على الاشعاع الحراري المنطلق من الاجسام (انظر أيضاً اجهزة الرؤية الليلية). ويسم الجهاز المستخدم للرؤية الليلية بالبالوميتر Balometers.

يقع طيف الاشعة تحت الحمراء بين الطيف المرئي وطيف اشعة المايكروويف. تغطي الاشعة تحت الحمراء منطقة واسعة من الطيف الكهرومغناطيسي ككل

وتقسم إلى ثلاثة مناطق وهي على النحو التالي

الاشعة تحت الحمراء القريبة Near infrared وهي الاقرب إلى الاشعة المرئية وبالتحديد اللون الأحمر
الاشعة تحت الحمراء البعيد Far infrared وهي التي تكون الاقرب إلى اشعة المايكروويف
الاشعة تحت الحمراء الوسطى Med infrared وهي التي تقع بين المنطقتين السابقتين

الأشعة تحت الحمراء هي أشعة حرارية وتنبعث من كافة الاشياء من حولنا مثل الفرن او المصباح الحراري أو من الاحتكاك أو من تسخين أي جسم وتنبعث كذلك من اجسامنا وهي الاشعة التي تصلنا من الشمس ويشعر الجلد بالدفء عند التعرض إلى اشعة الشمس.

ولهذا تستخدم الاشعة تحت الحمراء في بعض الاحيان لتسخين الطعام أو الابقاء عليه ساخناً.

يجب التأكيد على نقطة هامة وهي أن الاشعة تحت الحمراء القريبة لا تعد ساخنة ولا يمكن الشعور بها وهي التي تستخدم في أجهزة الرموتكنترول للتحكم بالاجهزة عن بعد.

العديد من الاشياء تصدر اشعة تحت الحمراء مثل جسم الانسان والحيوان والنباتات وكذلك الكرة الأرضية والشمس والاجرام السماوية، هذه الاشعة ليمكن رؤيتها بالعين المجردة وباستخدام اجهزة خاصة تمكن الانسان من الرؤية في الظلام الدامس باستخدام هذه الاشعة.

تطبيقات الاشعة تحت الحمراء

الـــــطـــب
يستخدم الأطباء الأشعة تحتالحمراء لمعالجة الأمراض الجلدية ولتخفيف الألم التي قد تصيب العضلات. يتم في هذه المعالجة تسليط الاشعة تحت الحمراء على جسم المريض حيث تخترق الجلد وتعمل على تدفأة الجلد بدرجة معينة لتنشيط الدورة الدموية

الـــصـــنــاعـــــة:

استخدمت الاشعة تحت الحمراء في بعض الافران الخاصة للطلاء الجاف للاسطح مثل الجلد والمعادن والاوراق والاقمشة. كذلك طور العلماء بعض النوافذ الخاصة المستخدمة في المكاتب والمنازل بحيث تعكس الاشعة تحت الحمراء وبهذا يمكن الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للمكاتب. كما يستخدم بعض المصورين افلام حساسة للأشعة تحت الحمراء للتصوير في الظروف التي ينعدم فيها توفر الاشعة المرئية اي التصوير في الظلام باستخدام طيف الاشعة تحت الحمراء.

أصبحت العمليات الليلية في ظروف الحرب الحديثة من الأهمية بحيث أصبح لها تكتيكاتها وأسلوبها ومعداتها الخاصة. ونظراً لما توفره العمليات الليلية من مزايا عديدة، تولي الدول اهتماماً كبيراً القدرات القتالية لجيوشها، لتمكنها من الاستمرار في أعمال القتال ليلاً ونهاراً. وأدى التطور السريع في تكنولوجيا الكهروبصريات إلى ظهور تطبيقات واسعة خاصة في المجال العسكري، حيث ظهرت تطبيقات كثيرة لأغراض الرؤية، وتسجيل صور الأهداف المختلفة في حالات الإضاءة المنخفضة.
ولقد كانت العمليات الليلية في الماضي تعتمد على إضاءة أرض المعركة، واستخدام مقذوفات المدفعية، أو المشاعل المضيئة، أو قنابل الطائرات، إلا أن هذه الطريقة كانت تعتبر سلاح ذو حدين، فهي رغم قدرتها على إضاءة أرض المعركة، إلا أنها في نفس الوقت كانت تحدد مواقع وأماكن القوات المستخدمة لها. وفي الحرب العالمية الأولى استخدمت بواعث الضوء.

وبالرغم من اكتشاف الأشعة تحت الحمراء سنة 1800م، إلا أنها لم تستخدم على نطاق واسع إلا مع بدء الحرب العالمية الثانية، عندما فاجأ الألمان الحلفاء بمعارك ليلية بالدبابات، بدون استخدام بواعث الإضاءة، ولكن باستخدام بواعث كاشفة لأرض المعركة بالأشعة تحت الحمراء، مثبتة على دبابات، إلا أن البريطانيين تمكنوا من اكتشاف هذه الأجهزة، فكان يتم اكتشاف البواعث بواسطة نظارات حساسة للأشعة تحت الحمراء، حيث يتم تحديد موقعها وتدميرها.

وتأتي الولايات المتحدة الأمريكية في مقدمة الدول التي زاد اهتمامها أخيراً بالعمليات الليلية، وكانت حربا كوريا وفيتنام هما حقلا التجارب لأجهزة الرؤية الليلية. وبدأ في أواخر الخمسينات وبداية الستينيات من القرن الماضي ظهور واستخدام أجهزة الرؤية الليلية السلبية ، التي تعمل بتكثيف ضوء النجوم. وفي منتصف الستينيات بدأ تصميم أجهزة الرؤية الحرارية، ومع بداية السبعينيات بدأ تطوير هذه الأجهزة والبحث في جعلها أصغر حجماً، وأقل وزناً وتكلفة، ثم بدأ استخدام أجهزة الرؤية والتصوير الحراري على نطاق واسع خلال السنوات العشرة الماضية. وبذا أصبحت أجهزة الرؤية الليلية بأنواعها بديلا لإضاءة أرض المعركة بالطرق التقليدية القديمة. ويمتاز استخدام هذه الأجهزة بقلة التكاليف، وبالقدرة على استخدامها لفترات طويل ومستمرة.





طــبيـعــة الـضــوء
الضـوء هو عبارة عن موجات كهرومغناطيسية، تتقسم حسب الطول الموجي والتردد Frequency إلى نطاقات طيفية Bands، وهي: الأشعة الكونية Cosmic Rays أشعة جاما أشعة أكس الطيف الضوئي الميكروويف موجات الراديو.
وينقسم الطيف الضوئي إلى ثلاثة أقسام رئيسية، حسب الطول الموجي
من 01.0 : 35.0 ميكرون أشعة قوق البنفسجية (غير مرئية).
من 35.0 : 77.0 ميكرون أشعة الضوء المرئي.
من 77.0 ميكرون وحتى 1 مم، الأشعة تحت الحمراء (غير مرئية).
وينقسم الضوء حسب الطول الموجي إلى الألوان التالية بالترتيب: بنفسجي، سماوي، أزرق، أخضر، أصفر، برتقالي، أحمر.
وتنقسم الأشعة تحت الحمراء إلى ثلاثة نطاقات:
من 77.0 : 5.2 ميكرون، نطاق قريب.
من 5.2 : 6.5 ميكرون، نطاق متوسط.
من 6.5 : 1000 ميكرون، نطاق بعيد.
وبدراسة تأثير الجو على الأشعة تحت الحمراء، وجد أن نافذية هذه الأشعة في الجو ترتبط بالطول الموجي، وأنه يوجد ثلاثة نطاقات طيفية تكون النفاذية فيها أكبر ما يمكن، ولهذا سميت هذه النطاقات "نوافذ" Windows للأشعة تحت الحمراء. وهذه النوافذ هي:
(1) النافذة القريبة: من 9.0 إلى 5.2 ميكرون.
(2) النافذة المتوسطة: من 3 إلى 5 ميكرون.
(3) النافذة البعيدة: من 8 إلى 12 ميكرون.

أجـهـزة الـــرؤيــة الـلـيـلـيـة الإيـجابـيـة:
تعمل هذه الأجهزة في النطاق القريب من الأشعة تحت الحمراء (75.0 : 5.1) ميكرون، وتتكون من باعث يتضمن مصدر ضوئي، وعاكس مرشح، يسمح بنفاذ الأشعة تحت الحمراء (من 75.0 إلى 5.1 ميكرون)، وجهاز الرؤية الذي يتكون من مجموعات بصرية، وصمام تحويل الصورة، ومصادر للطاقة
ويقوم الباعث بإصدار الأشعة تحت الحمراء في اتجاه الهدف، فتسقط عليه، وتنعكس في اتجاه جهاز الرؤية، مكونة صورة غير مرئية، حيث تقوم عدسة جهاز الرؤية بإسقاطها على صمام تحويل الصورة، فيتم تحويل الصورة إلى صورة مرئية على شاشة في الصمام، ترى مكبرة من خلال عدسات
ومن مميزات أجهزة الرؤية الليلية الإيجابية: إمكانية استخدامها في الأوساط الجوية السيئة، مثل الشبورة وستائر الدخان الصناعية، وفي الأماكن المغلقة أو الغابات، وإمكانية رصد أهداف مموهة بدرجة معينة. أما أوجه القصور في هذه الأجهزة فهي سهولة رصد بواعث الأشعة تحت الحمراء من مسافات بعيدة، مما يفقدها ميزة السرية، وضرورة الضبط الدوري لمخروط الأشعة، والتنسيق المستمر بين الباعث وجهاز الرؤية، وإمكانية تعمية الأجهزة إذا تم تشغيل بواعث ذات قدرات عالية بالمواجهة، بالإضافة إلى أن المدى محدود نسبياً.



أجـهـزة الـرؤيـة الـلـيـلـيـة الـسـلـبـيـة:

للتغلب على إمكانية رصد بواعث الأشعة في الأجهزة الإيجابية ظهرت الأجهزة السلبية التي تعتمد على مستويات الإضاءة المنخفضة للضوء المرئي ليلاً (ضوء القمر والنجوم). وتعمل هذه الأجهزة بتكثيف الضوء المرئي (الطول الموجي من 35.0 : 77.0 ميكرون)، ويتم تجميع الضوء المنعكس من الأهداف مكوناً صورة مرئية خافتة على صمام التكثيف، حيث تنبعث الإلكترونات حسب شدة الإضاءة الساقطة، لتسقط على الشاشة الفوسفورية، حيث تسبب توهج الشاشة وإظهار صورة الهدف.
وكان صمام الجيل الأول من هذه الأجهزة يتكون من ثلاث مراحل متماثلة التركيب والتصميم، بغرض تكثيف الضوء الضعيف، للوصول به إلى القدر الذي يمكن العين البشرية العادية من التقاطه بوضوح، حيث تقوم كل مرحلة بتكبير شدة الاستضاءة 40 مرة، حتى يصل التكبير، بعد المراحل الثلاث، إلى أكثر من 60 ألف مرة. وتتلخص عيوب صمامات هذا الجيل في قصر المدى نسبياً، وزيادة الوزن والحجم، وتلف الصمامات نتيجة التعرض للضوء نهاراً، أو استمرار تعرضها لوهج المقذوفات وإضاءة أرض المعركة ليلاً.
وللتغلب على هذه العيوب، ظهرت صمامات الجيل الثاني، التي تتكون من مرحلة واحدة، وتمتاز بقدرتها على التكبير الاختياري للإضاءة في النقط المختلفة، بحيث ينخفض معامل التكبير في النقط المضيئة، بينما يزيد في النقط المظلمة، مما يجعلها مناسبة عند استخدام الذخيرة المضيئة.