Tia hồng ngoại là gì? Ứng dụng của tia hồng ngoại trong thực tiễn

Ứng dụng của tia hồng ngoại ngày nay rất đa dạng, góp phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực từ y tế, công nghiệp đến đời sống hằng ngày. Nhờ khả năng truyền năng lượng dưới dạng nhiệt và xuyên qua vật thể, tia hồng ngoại (Infrared – IR) được dùng trong các thiết bị đo thân nhiệt, camera hồng ngoại, cảm biến chuyển động, máy sấy, hệ thống sưởi và nhiều công nghệ tiên tiến khác. Hãy cùng khám phá thêm chi tiết ở bài viết sau nào.

Tia hồng ngoại là gì?

Tia hồng ngoại là một dạng năng lượng bức xạ không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nằm ngoài vùng ánh sáng khả kiến mà con người có thể nhận biết. Nếu ánh sáng đỏ là dải màu có bước sóng lớn nhất trong vùng nhìn thấy, khoảng 700 nanomet thì tia hồng ngoại có bước sóng dài hơn, thường dao động từ 700 nanomet đến khoảng 1 milimet. Đây là vùng bức xạ nằm giữa ánh sáng đỏ và sóng vi ba trên phổ điện từ.

Tia hồng ngoại được phân thành ba nhóm chính dựa theo chiều dài bước sóng: hồng ngoại xa, hồng ngoại trung và hồng ngoại gần. Trong đó, tia hồng ngoại xa có bước sóng lớn nhất nhưng năng lượng bức xạ lại thấp nhất, vì vậy ứng dụng của tia hồng ngoại này thường được ứng dụng trong sưởi ấm và chăm sóc sức khỏe.

Nguyên lý hoạt động của tia hồng ngoại

Trước khi tìm hiểu ứng dụng của tia hồng ngoại, bạn cần biết rằng mọi vật thể có nhiệt độ cao hơn 0 độ tuyệt đối (0 Kelvin) đều phát ra bức xạ hồng ngoại. Các nguồn phát phổ biến bao gồm mặt trời, đèn LED, thiết bị điện tử, remote tivi hay màn hình máy tính. Trong đó, tia hồng ngoại xa với bước sóng từ 4 đến 14 micromet được xem là loại có vai trò quan trọng nhất đối với sự sống, hỗ trợ quá trình sinh trưởng và phát triển của các sinh vật trên Trái Đất.

Khi tia hồng ngoại xa tác động lên bề mặt da, năng lượng của nó được hấp thụ và chuyển hóa thành nhiệt, giúp làm ấm khu vực tiếp xúc và lan tỏa ra xung quanh. Phần nhiệt năng này kích thích cơ thể sản sinh protein, cải thiện tuần hoàn máu và tăng cường khả năng miễn dịch. Nhờ đặc tính có bước sóng dài, tia hồng ngoại xa hoàn toàn an toàn cho sức khỏe con người, không gây tổn thương mô hay ảnh hưởng đến tế bào khi sử dụng ở mức độ phù hợp.

Các loại tia hồng ngoại

Tia hồng ngoại (Infrared – IR) được phân loại thành ba nhóm chính dựa trên đặc tính vật lý và độ dài bước sóng, mỗi nhóm mang đặc điểm riêng và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

Tia hồng ngoại gần (Near-Infrared, NIR – 0,75 đến 1,4 µm)

Nhóm này có bước sóng nằm sát vùng ánh sáng nhìn thấy, ứng dụng của tia hồng ngoại này thường được ứng dụng trong các thiết bị điều khiển từ xa, camera quan sát ban đêm và công nghệ truyền tín hiệu qua sợi quang. Ưu điểm nổi bật của tia NIR là khả năng truyền xa vì ít bị hơi nước hấp thụ, giúp tín hiệu ổn định hơn.

Tia hồng ngoại trung (Mid-Infrared, MIR – 1,4 đến 3 µm)

Loại này thường được dùng trong thiết bị cảm biến nhiệt, kính nhìn đêm và lĩnh vực y học như chẩn đoán hình ảnh hoặc điều trị vật lý trị liệu. Đặc biệt, MIR có thể xuyên qua một số loại vật liệu không trong suốt với ánh sáng thông thường, nên rất hữu ích trong nghiên cứu và công nghệ quang học.

Tia hồng ngoại xa (Far-Infrared, FIR – 3 đến 1000 µm)

Nhóm FIR chủ yếu được phát ra từ các vật thể có nhiệt độ cao, chẳng hạn như cơ thể người, động vật hoặc các thiết bị sưởi. Tia FIR được ứng dụng phổ biến trong hệ thống sưởi hồng ngoại, công nghiệp cảm biến nhiệt và nghiên cứu vũ trụ.

Nhìn chung, mỗi loại tia hồng ngoại có đặc trưng và phạm vi ứng dụng riêng. Từ đó góp phần quan trọng trong sự phát triển của khoa học, công nghệ và đời sống hiện đại.

Đặc điểm của tia hồng ngoại

Tia hồng ngoại mang nhiều đặc tính nổi bật khiến nó được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và công nghệ hiện nay. Dưới đây là một số tính chất cơ bản của loại bức xạ này:

• Là một dạng sóng điện từ có khả năng truyền thẳng, phản xạ và khúc xạ tương tự ánh sáng thông thường. Ngoài ra, tia hồng ngoại cũng có thể tạo ra hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa.
• Có tính chất tỏa nhiệt mạnh, vì vậy còn được gọi là “tia nhiệt”, ứng dụng của tia hồng ngoại thường được sử dụng trong các thiết bị sưởi ấm và cảm biến nhiệt.
• Không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng có thể phát hiện khi tương tác với các vật thể tỏa nhiệt như con người, động vật hoặc thiết bị điện tử.
• Có khả năng tác động lên một số loại phim ảnh đặc biệt, hỗ trợ chụp ảnh trong điều kiện ánh sáng yếu.
• Có thể chuyển hóa thành năng lượng điện, tương tự các sóng điện từ tần số cao, được ứng dụng trong nhiều thiết bị cảm biến và công nghệ hiện đại.

Ứng dụng của tia hồng ngoại trong thực tiễn

Thực tế, tia hồng ngoại (IR) giữ vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ y học, công nghệ, công nghiệp đến an ninh quốc phòng. Dưới đây là những ứng dụng phổ biến nhất của tia hồng ngoại trong thực tế:

Đo nhiệt độ

Tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị đo thân nhiệt và cảm biến nhiệt độ, giúp ghi nhận nhiệt nhanh chóng mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Các loại nhiệt kế hồng ngoại hiện nay có thể phát hiện và hiển thị nhiệt độ chỉ trong vài giây, đảm bảo độ chính xác cao và an toàn tuyệt đối.

Phát nhiệt

Nhờ khả năng tỏa năng lượng dưới dạng nhiệt, ứng dụng của tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị sưởi ấm, đèn hồng ngoại trị liệu, máy sấy thực phẩm, và cả trong công nghiệp luyện kim. Nhiệt hồng ngoại giúp gia tăng hiệu suất truyền nhiệt, tiết kiệm năng lượng và đảm bảo an toàn cho người dùng.

Kỹ thuật hồng ngoại trong quân sự

Trong lĩnh vực quân sự và an ninh, ứng dụng của tia hồng ngoại được dùng để quan sát ban đêm, phát hiện mục tiêu, và dẫn đường cho tên lửa hoặc thiết bị do thám. Camera hồng ngoại có thể nhìn xuyên qua sương mù hoặc khói bụi, giúp quân đội quan sát hiệu quả trong điều kiện thiếu sáng.

Điện tử điều khiển

Công nghệ hồng ngoại là nền tảng cho các thiết bị điều khiển từ xa như TV, quạt, máy lạnh, máy chiếu… Tín hiệu IR giúp truyền lệnh giữa thiết bị điều khiển và máy nhận một cách nhanh chóng và ổn định, không bị nhiễu bởi sóng vô tuyến.

Y học và chăm sóc sức khỏe

Trong y học, ứng dụng của tia hồng ngoại được sử dụng trong các liệu pháp nhiệt trị, giúp giảm đau, tăng tuần hoàn máu và thư giãn cơ bắp. Ngoài ra, nhiều thiết bị chẩn đoán hình ảnh như máy đo nhiệt độ, máy quét mạch máu hoặc camera nhiệt y tế cũng hoạt động dựa trên công nghệ hồng ngoại.

Nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm

Tia hồng ngoại được sử dụng trong quy trình sấy nông sản, thực phẩm để rút ngắn thời gian sấy mà vẫn giữ được hương vị và giá trị dinh dưỡng. Bên cạnh đó, nó còn được ứng dụng trong việc kiểm tra chất lượng, phát hiện tạp chất hoặc độ ẩm của sản phẩm.

Công nghiệp và sản xuất

Trong các nhà máy, ứng dụng của tia hồng ngoại hỗ trợ phát hiện điểm nóng, rò điện hoặc lỗi hệ thống, đảm bảo vận hành an toàn và liên tục. Ngoài ra, công nghệ hồng ngoại còn được dùng trong đo nhiệt độ lò nung, giám sát quy trình hóa học, hoặc kiểm tra chất lượng vật liệu.

Tia hồng ngoại có nguy hiểm cho sức khỏe không?

Mặc dù mang lại nhiều lợi ích trong đời sống và công nghệ, ứng dụng của tia hồng ngoại vẫn tiềm ẩn một số tác hại nếu tiếp xúc quá mức hoặc không được sử dụng đúng cách. Dưới đây là những ảnh hưởng tiêu cực cần lưu ý khi làm việc với loại tia này:

• Tác động đến da: Khi tiếp xúc với tia hồng ngoại cường độ cao trong thời gian dài, làn da có thể bị khô, bỏng nhiệt hoặc tổn thương mô do hấp thụ nhiệt quá mức.
• Gây hại cho mắt: Việc tiếp xúc liên tục với bức xạ hồng ngoại mà không có biện pháp bảo vệ có thể gây tổn thương giác mạc, thủy tinh thể và thậm chí dẫn đến giảm thị lực. Vì vậy, những người thường xuyên làm việc trong môi trường có tia hồng ngoại nên đeo kính bảo hộ chuyên dụng.
• Tăng hiệu ứng nhà kính: Khi nồng độ hơi nước trong khí quyển cao, tia hồng ngoại phản xạ và giữ lại nhiều nhiệt ở tầng khí quyển, làm tăng nhiệt độ bề mặt Trái Đất. Điều này góp phần gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người.

Cách phòng tránh tác hại của tia hồng ngoại hiệu quả

Để giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực của tia hồng ngoại đối với sức khỏe và làn da, bạn nên áp dụng một số biện pháp bảo vệ sau:

• Sử dụng kem chống nắng phù hợp: Chọn sản phẩm có chứa thành phần chống oxy hóa giúp ngăn tia hồng ngoại xâm nhập và làm hại da. Một số loại kem chống nắng được đánh giá cao gồm La Roche-Posay Anthelios UVmune 400 SPF 50+ và Eucerin Sun Gel-Cream Dry Touch SPF 50+.
• Mặc trang phục bảo hộ: Ưu tiên quần áo dài tay, đội nón rộng vành và đeo kính râm để giảm bớt lượng tia hồng ngoại chiếu trực tiếp lên cơ thể.
• Sử dụng phim cách nhiệt: Dán phim chống nhiệt cho cửa kính xe hơi hoặc cửa sổ nhà ở giúp giảm lượng tia hồng ngoại xuyên qua, giữ nhiệt độ môi trường mát hơn.
• Hạn chế tiếp xúc nguồn phát nhiệt: Không nên đứng quá gần các thiết bị như đèn sưởi, bếp nhiệt hay máy sấy công nghiệp. Khi buộc phải làm việc trong môi trường có bức xạ nhiệt mạnh, hãy đeo kính và găng tay bảo hộ chuyên dụng để bảo vệ mắt và da.

Lời kết

Ứng dụng của tia hồng ngoại không chỉ mang lại giá trị trong nghiên cứu và sản xuất mà còn gắn liền với đời sống con người. Từ y học, công nghệ, an ninh đến nông nghiệp, loại bức xạ này đã chứng minh vai trò to lớn trong việc nâng cao chất lượng sống và hỗ trợ phát triển khoa học kỹ thuật. 

Tham khảo bài viết liên quan:

• Đâu là smartphone phát nhiều bức xạ và ít bức xạ điện thoại nhất?
• Bức xạ từ tai nghe Apple AirPods cực nguy hiểm đối với sức khoẻ