Elektromanyetik Dalgalar: Kızılötesi Işınlar

Televizyonda kanal değiştirmek için kumandanın tuşlarına bastığımızda, kumanda televizyona ışık dalgaları gönderir. Bu ışık görünür bölgenin dışında olduğu için çıplak gözle gözlenemez. Ancak cep telefonu kameralarıyla görülebilir.

ir_remote
Şekil 1. Bir dijital kamera ile TV kumandasından çıkan ışığın görünümü.

1800 yılında William Herschel görünür bölgedeki renklerin sıcaklık farklarını ölçmek için bir deney düzeneği hazırlamıştır. Her bir rengin net şekilde görüldüğü yerlere termometreler yerleştirmiş ve kırmızı renge yaklaştıkça sıcaklığın arttığını görmüştür. Bununla birlikte kırmızı rengin dışına, diğer bir deyişle görünür bölge sınırının dışına çıktığında daha da sıcak bir bölge olduğunu farketmiştir. Böylece kızılötesi (infrared) ışık keşfedilmiştir.

infrared-3
Şekil 2. Herschel'in deney düzeneğinin gösterimi.

Kızılötesi ışınlar elektromanyetik spektrumda görünür bölge ile mikrodalgalar arasında kalan bölgedir. Dalgaboyu 700 nm ile 1 mm arasındadır.

Bazı sıcak nesneler görünür bölgede ışık yayarlar, örneğin ateş bunlardan biridir (aslında her cisim sıcaklığından ötürü her dalga boyunda ışıma yapar, detay için bkz. Kara Cisim Işıması). Kızılötesi ışınların enerjilerini de bazen, elektrik sobalarındaki gibi ısı olarak algılarız. Moleküller üzerine uyguladıkları etki sebebiyle, ısıtıcı bir etkiye sahiptirler. Aynı zamanda vücudumuz gibi çok sıcak olmayan nesneler de kızılötesi bölgede yayın yaparlar. Bazı gece görüş gözlükleri ve termal kameralar bu ışınları algılayabilirler.

Şekil 3. Kızılötesi ışın yayınlayan insan vücutların termal kamera görüntüsü. Kıyafetler burada kısmen engelleyici midir sizce?
Şekil 3. Kızılötesi ışın yayınlayan insan vücutların termal kamera görüntüsü. Kıyafetler burada kısmen engelleyici midir sizce?

Çoğu gök cismi, yapılarından ötürü soğuk ve sönük yapıdadır yani görünür bölgede göremeyiz. Ancak kızılötesi gözlemler sayesinde gezegenler, soğuk yıldızlar ("Nispeten" diyebiliriz, en soğuğunun yüzeyi bile fırınlarımızdan onlarca kat daha sıcak!) ve bulutsular hakkında oldukça fazla bilgi edinilmiştir. Kızılötesi ışınların enerjileri, görünür bölgedekilerden daha düşük olduğu için uzaydaki toz ve gaz bulutlarına takılmadan geçebilirler. Aşağıda Carina Bulutsusu'nun görünür bölge ve kızılötesi bölge gözlemlerine bakarsak; yoğun gaz bulutlarının çoğu yıldızın ışığını engellediğini ve bunun kızılötesi ile nasıl açık hale geldiğini görebiliriz.

Şekil 4. Carina Nebulası. Solda optik teleskop ile görünür bölge, sağda ise kızılötesi görüntüsü verilmiştir.
Şekil 4. Carina Nebulası. Solda optik teleskop ile görünür bölge, sağda ise kızılötesi görüntüsü verilmiştir.

Dünya yüzeyindeki orman yangınları veya lav hareketleri gibi ısı kaynakları da kızılötesi ile uydulardan saptanabilmektedir. Bulutlar da kızılötesi altında daha fazla özelliklerini ortaya çıkartır. Bu nedenle kızılötesi dalga boyu, hava tahmininde de kullanılır.

Çoğu cisim kızılötesi ışın yayınlar ancak bazıları da yansıtır. Sağlıklı bir bitki örtüsünde klorofil üretimi ve fotosentez için temel yakıt, görünür bölgedeki mavi ve kırmızı ışığın soğurulmasıdır. Diğer yandan bitkiler klorofil miktarlarına göre üzerlerine gelen kızılötesi ışınları da yansıtırlar. Yani bir bitkinin ışığı soğurma ve yansıtması, görünür bölgede olduğu kadar kızılötesi bölgede de çalışılmaktadır (tarımsal anlamda üretim ve verimi arttırmak için).

1404LFW04f2
Şekil 5. Klorofili fazla olan bitki daha fazla kızılötesi, daha az görünür bölgede yansıtma yapar. Az olan bitkide ise durum bunun tam tersidir.

Emir Haliki

Referanslar
1. <https://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves>
2. <http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/light/invisible/invisible.html>
3. <http://electronics.howstuffworks.com/thermal-imaging.htm>
4. <http://www.arkeotekno.com/hbr_192_sitoloji-mitolojiyi-nasil-yendi.html#.WLQ7txjBK9Q>

Yorumlar

yorumlar

Emir Haliki

Ege Üniversitesi Fen Fakültesi - Fizik Bölümü Doktora Öğrencisi. Karmaşık sistemler, genetik düzenlenme mekanizmaları ve ağ analizleri çalışma alanı. Aynı zamanda matematik, sayısal çözümleme, biyoloji ve astronomi de ilgi alanları. Bunların yanında zaman zaman amatör olarak gözlemsel astronomi, doğa yürüyüşleri, oyun motorları tasarımları ile ilgileniyor.

Emir Haliki 16 makale yazdıEmir Haliki tarafından yazılan tüm makaleleri gör