அகச்சிவப்புக் கதிர்

அகச்சிவப்பு கதிர் (infrared rays) என்பது அதிக அலைநீளம் கொண்ட மின்காந்த அலையாகும். அலைநீளம் அதிகம் என்பதால் இக்கதிர்கள் கண்களுக்குப் புலப்படுவதில்லை. ஒளியலைகளின் அலைநீளம் குறைவு என்பதால் ஒளி கண்களுக்குப் புலனாகிறது. அகச்சிவப்பு கதிர்கள் சில சந்தர்ப்பங்களில் அகச்சிவப்பு ஒளிக்கதிர் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன. வெள்ளொளியான சூரிய ஒளி ஊதா, கருநீலம், நீலம், பச்சை, மஞ்சள், ஆரஞ்சு, சிவப்பு என்ற ஏழு நிறங்களைக் கொண்டது. இவற்றில் அலைநீளம் அதிகம் கொண்ட சிவப்பு நிறப்பகுதிக்கு அப்பால் கண்ணுக்குப் புலனாகாத சில கதிர்கள் உள்ளன. இவற்றிற்கு 'அகச்சிவப்புக் கதிர்கள்' என்று பெயர். ஒளியலைகள் ஏறத்தாழ 400-700 நா.மீ அலைநீளம் கொண்டவையாகும். அகச்சிவப்புக் கதிர்கள், கண்ணுக்குப் புலனாகும் ஒளியலைகளை விடக் கூடுதலான அலை நீளம் கொண்டவை. அகச்சிவப்பு கதிர்களின் அதிர்வெண் நானூற்று முப்பது (430 THz) டெராகெர்ட்சு ஆகும் ^[1]. 700 நா.மீ.(nm) முதல் 100 மை.மீ (µm) அலைநீளம் வரை கொண்ட, மின்காந்த அலைகள் கண்ணுக்குப் புலனாகாத அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் ஆகும்^[2]. சில பரிசோதனைகள் வழியாக நம்மால் அகச்சிவப்புக் கதிர்களையும் காணவியலும்^[1][3][4][5]).

ஒரு நாயின் வெப்ப வரைபடம்

ஒரு பொருளில் உள்ள மூலக்கூறுகள் நகரும் போது அப்பொருள் அகச்சிவப்பு கதிர்களை உள்வாங்கவோ அல்லது வெளியிடவோ செய்யும். அறைவெப்பநிலைக்கு அருகில் உள்ள பெரும்பாலான பொருட்கள் வெளியிடும் வெப்பக் கதிர்வீச்சு அகச்சிவப்புக் கதிர்களேயாகும். மின்காந்த அலைகளைப் போலவே அகச்சிவப்புக் கதிர்களும் மின்காந்த ஆற்றலை சுமக்கின்றன. ஓர் அலை மற்றும் ஓர் ஒளியணு ஆகிய இரண்டின் பண்புகளையும் அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் வெளிப்படுத்துகின்றன.

அகச் சிவப்புக் கதிர்களின் அலை நீளம்

நுண்ணலை(Microwave)களைவிட அகச் சிவப்புக் கதிர்களின் அலை நீளம் குறைவு. கண்ணுக்கு புலனாகும் ஒளி அலைகளில் மிக அதிக அலைநீளம் உடையது சிவப்பு நிறம். ஆனால், சிவப்பு அலை ஒளிக்கதிர்கள் தாங்கியுள்ள ஆற்றல், நீல ஒளிக்கதிர்கள் தாங்கி இருக்கும் ஆற்றலைவிடக் குறைவானது. கண்ணுக்குப் புலனாகா அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் சிவப்பு ஒளியலைகளைவிடவும் குறைந்த ஆற்றல் தாங்கி இருப்பதால் அவை அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் எனக் குறிக்கப்பெறுகின்றன.இக்கதிர் வீச்சுகளின் அலை நீளம் 10⁶ மீ முதல் 10³ மீ.வரை உள்ளது. இக்கதிர்வீச்சுகள் அண்மைக் அகச்சிவப்புப் பகுதி (Near infrared) சேய்மை அகச்சிவப்புப் பகுதி (Far infrared) என இரு வகைப்படும். முதல் வகை 3*10⁶ மீ முதல் 25*10⁶ மீ.வரை உள்ளது. சேய்மை அகச்சிவப்பு 25*10⁶ மீ முதல் 10³ மீ.வரை உள்ளது.

மின்காந்த நிறமாலையுடன் தொடர்புடைய அகச்சிவப்பு கதிரியக்கம்

ஒளி ஒப்பீடு[6]
பெயர்	அலைநீளம்	அதிர்வெண்(Hz)	ஒளியணு ஆற்றல் (எ.வோ)
காமா கதிர்	0.01 nm விட குறைவாக	30 EHz விட அதிகமாக	124 keV – 300+ GeV
எக்சு கதிர்	0.01 nm – 10 nm	30 EHz – 30 PHz	124 eV  – 124 keV
புற ஊதா	10 nm – 400 nm	30 PHz – 790 THz	3.3 eV – 124 eV
கட்புலன்	400 nm–700 nm	790 THz – 430 THz	1.7 eV – 3.3 eV
அகச்சிவப்பு	700 nm – 1 mm	430 THz – 300 GHz	1.24 meV – 1.7 eV
நுண்ணலை	1 mm – 1 meter	300 GHz – 300 MHz	1.24 µeV – 1.24 meV
வானொலி	1 meter – 100,000 km	300 MHz – 3 Hz	12.4 feV – 1.24 µeV

கண்டுபிடிப்பு

1800 ஆம் ஆண்டில் வானியல் நிபுணர் சர் வில்லியம் எர்செல் அகச்சிவப்புக் கதிர்களைக் கண்டறிந்தார். ஒரு வெப்பநிலைமானியின் மீது உணரப்பட்ட கதிர்நிரலில் சிவப்பு ஒளியை விட ஆற்றல் குறைவாக உள்ள கண்ணுக்கு தெரியாத கதிர்வீச்சின் வகையை இவர் கண்டுபிடித்தார்^[7]. சூரியனிலிருந்து வரும் மொத்த ஆற்றலில் பாதிக்கும் சற்று அதிகமாக அளவு ஆற்றல் அகச்சிவப்புக் கதிர் வடிவில் பூமிக்கு வருவது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. உறிஞ்சப்பட்ட மற்றும் உமிழப்படும் அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சிற்கும் இடையே உள்ள சமநிலை பூமியின் காலநிலையில் ஒரு முக்கியமான விளைவைக் கொண்டிருக்கிறது.

மூலக்கூறுகள் அவற்றின் சுழற்சி-அதிர்வு இயக்கங்களை மாற்றிக் கொள்ளும்போது அகச்சிவப்புக் கதிர் அவற்றால் உறிஞ்சப்படுகிறது அல்லது உமிழப்படுகிறது. இருமுனைத் திருப்புத்திறனை மாற்றுவதன் மூலம் இது ஒரு மூலக்கூறின் அதிர்வு முறைகளைத் தூண்டுகிறது. முறையான சமச்சீர் மூலக்கூறுகளின் ஆற்றல் நிலைகளை ஆய்வு செய்வதற்கான பயனுள்ள அதிர்வெண் வரம்பையும் இது உருவாக்குகிறது. அகச்சிவப்பு வரம்பில் ஒளியணுக்களை உறிஞ்சுதல் மற்றும் பரப்புதல் ஆகியவற்றை அகச்சிவப்பு நிறமாளையியல் ஆய்வு செய்கிறது^[8].

தொழில்துறை, அறிவியல் மற்றும் மருத்துவ பயன்பாடுகளில் அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சு பயன்படுத்தப்படுகிறது. இரவுநேர பார்வை சாதனங்களில் அகச்சிவப்புக்கு அருகிலுள்ள வெளிச்சத்தை பயன்படுத்தி யார் பார்வையிடுகிறார்கள் என்பதை உணர்த்தாமலேயே மக்கள் அல்லது விலங்குகளைக் கவனிக்க முடியும். அகச்சிவப்பு வானியலில் பிரபஞ்சத்தின் தொடக்கக் கால மூலக்கூறு மேகங்கள், விண்மீன்கள் போன்ற பொருட்களை தூசுகளை ஊடுறுவி கண்டறிவதற்கு உணரிகள் பொருத்தப்பட்ட தொலைநோக்கிகள் பயன்படுத்துகின்றன ^[9].அகச்சிவப்பு வெப்ப-படமெடுக்கும் புகைப்படக் கருவிகளைக் கொண்டு காப்பிடப்பட்ட பொருள்களின் வெப்ப இழப்பு, தோலில் மாறுபடும் இரத்த ஓட்டம், மின்சாதனங்கள் அதிகமாக சூடுபடுத்தப்படுவது போன்றவற்றை கண்டறிய பயன்படுகிறது.

வெப்ப-அகச்சிவப்பு படமெடுத்தல் இராணுவம் மற்றும் குடிமைசார் நோக்கங்களுக்காகப் பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. இலக்கு சேகரிப்பு, கண்காணிப்பு, இரவுநேர கவனிப்பு, இலக்கை நோக்கி முன்னேறுதல், மற்றும் தடங்கண்காணிப்பு போன்ற இராணுவ நடவடிக்கைகளில் இம்முறை மிகவும் பயனாகிறது. சாதாரண உடல் வெப்பநிலையில் மனிதர்கள் பெரும்பாலும் 10 மை.மீ (மைக்ரோமீட்டர்கள்) அலைவரிசைகளில் அகச்சிவப்பு கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறார்கள். வெப்ப திறன் பகுப்பாய்வு, சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு, தொழில்துறை வசதி ஆய்வுகள், தொலை வெப்பநிலை உணர்வு, குறுகிய கம்பியில்லா தொடர்பு, நிறமாலை, மற்றும் வானிலை முன்னறிவிப்பு போன்ற செயல்பாடுகள் குடிமைசார் பயன்பாடுகளில் அடங்கும்.

அகச்சிவப்புக் கதிர்களை உண்டாக்கும் மூலங்கள்

அக்ச்சிவப்புக்கதிர்கள் இயற்கையில் சூரியனால் பெறப்படுகின்றன. செயற்கையில் நெர்ன்ஸ்ட் விளக்கு, குளோபார் விளக்கு, கார்பன் வில் விளக்கு, 1000 கெ. முதல் 1500 கெ. வரை சூடேற்றப்பட்ட திண்மங்கள் முதலியவை அகச்சிவப்புக் கதிர் வீச்சுகளை உண்டாக்கும் மூலங்கள் ஆகும்.

சூரியனில் இருந்து 5780 கெல்வின் ஆற்றல் வெளியெருகிறது. ஒரு சதுர கிலோமீட்டருக்கு ஒரு கிலோ வாட் என்று பரவியிருக்கும் சூரிய ஒளியில் 527 வாட் அகச்சிவப்பு கதிர்களும் , 445 வாட் புலப்படும் ஒளியும் , 32 வாட் புற ஊதா கதிர்களும் இருக்கும்.

சூரியனில் இருந்து பூமிக்கு வரும் ஆற்றலில் அரை சதவீதத்திற்கு மேல் அகச்சிவப்பு கதிர்களாகவே பூமியை வந்து அடைகின்றன. எனவே பூமியின் தட்பவெட்ப மாறுபாடுகளிலும் , பருவ காலங்களின் மாறுபாடுகளிலும் அகச்சிவப்பு கதிர்கள் பெரும் பங்கு வகிக்கின்றன. பூமியின் மேற்பரப்பு மற்றும் மேகங்கள் , சூரியனில் இருந்து வரும் புலப்படும் மற்றும் கண்ணுக்கு தெரியாத கதிர்வீச்சுகளை உறிஞ்சும்.விண்வெளியில் தரையில் இருந்து வரும் அகச்சிவப்பு கதிர்களின் ஒளி உறிஞ்சுதல் நடைபெறுகிறது. இதனால் விண்வெளியில் பூமியின் வெப்பம் தப்பிக்க தாமதப்படுகிறது. எனவே பூமியின் வெப்பம் அதிகரிக்கின்றது.

கண்டறியும் முறை

அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் கண்ணுக்குப் புலனாகாதிருப்பினும், பொருள்களுக்குச் சூடேற்றுகின்றன. நெருப்பு போன்ற அதிக வெப்பம் வெளியிடுவனவற்றிலிருந்து அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் அதிக அளவில் வெளியாகும். நாம் சற்று நேரம் அமர்ந்து எழுந்து போனபின், இருக்கையில் நமது உடல் வெப்பத்தினால் ஏற்பட்ட அகச்சிகப்புக் கதிர்கள் கொஞ்ச நேரத்திற்கு மிச்சமிருக்கும். சிறப்பு கருவிகளைக்கொண்டு அகச் சிவுப்புக் கதிர்களை அவதானிக்கலாம். இச் சூடேற்றும் பண்பினை அடிப்படையாகக் கொண்டு வெற்றிடத்தில் செயல்படும் மின்னிரட்டை, போலோமீட்டர் ஆகிய உணர்விகள் மூலம் அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் உணரப்படுகின்றன. அகச் சிவப்பு ஒளியை ஆராய இந்துப்பு போன்ற பொருளினால் செய்யப்பட்ட ஒளியியற் கருவிகளைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.

அகச்சிவப்பு கதிர்களின் வகைகள்

• அருகே உள்ள அகச்சிவப்பு கதிர்,
• குறுகிய அகச்சிவப்பு கதிர்,
• மத்தி அகச்சிவப்பு கதிர்,
• நீண்ட தூர அகச்சிவப்பு கதிர்,
• தூர அகச்சிவப்பு கதிர் ஆகும்

அருகே உள்ள அகச்சிவப்பு கதிர்களின் அலை நீளம் 0.75 மைக்ரோ மீட்டர் முதல் 1.4 மைக்ரோ மீட்டர் வரை ஆகும்.குறுகிய அகச்சிவப்பு கதிர்களின் அலை நீளம் 1.4 மைக்ரோ மீட்டர் முதல் 3.0 மைக்ரோ மீட்டர் வரை ஆகும்.மத்திய அகச்சிவப்பு கதிர்களின் அலை நீளம் 3.0 மைக்ரோ மீட்டர் முதல் 8.0 மைக்ரோ மீட்டர் வரை ஆகும்.நீண்ட தூர அகச்சிவப்பு கதிர்களின் அலை நீளம் 8.0 மைக்ரோ மீட்டர் முதல் 15.0 மைக்ரோ மீட்டர் வரை ஆகும்.தூரமான அகச்சிவப்பு கதிர்களின் அலை நீளம் 15.0 மைக்ரோ மீட்டர் முதல் 1000 மைக்ரோ மீட்டர் வரை ஆகும்^[10].

பயன்கள்

• அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் வானத்திலிருந்து புகைப்படம் எடுக்கப் பயன்படுகின்றன.
• வேதிப் பொருள்களை ஆராய்ந்து அவற்றின் மூலக்கூறு அமைப்பைக் கண்டறிய உதவுகின்றன.
• மருத்துவத்தில் உடலிலுள்ள கோளாறுகளையும்,இரத்தக் குழாய்களை வெப்பத்தினால் விரிவடையச் செய்தல், வலிகள், வீக்கங்களுக்கு சிகிச்சையளிதல் ஆகியவற்றுக்கும் உதவுகின்றன.
• சிலர் தங்கள் உடலில் தசைப் பிடிப்பைக் குணமாக்கஅகச்சிகப்பு விளக்கு மூலமாக வெப்பச் செலுத்தம் பெறுவதால் இந்த அலையுடன் ஓர் அறிமுகம் ஏற்பட்டிருக்கும்.
• சாயமேற்றும் தொழில்களில் வண்ணங்களை வேகமாக உலரவைக்க உதவுகிறது.
• எந்திர உறுப்புகளில் விளையும் குறாஇபாடுகளை ஆராய உதவுகிறாது.
• புலனாய்வுத் துறையில் கள்ளக் கையெழுத்துகளைக் கண்டறிய அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் உதவுகின்றன.
• அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் காற்றி னாலோ, மூடுபனியாலோ உட்கவரப்படுவதில்லை. இவை நெடுந்தொலைவு வரை ஊடுருவும் தன்மை வாய்ந்தவை.எனவே, அகச் சிவுப்புப் பார்வை/படங்கள், இரவில் பார்ப்பதற்கு இராணுவத்தினரால் பயன்படுத்தப்படுகிறது.^[11]
• காட்டுத்தீ போன்ற பெரு விபத்துக்களில் புகை மண்டலத்தினூடே எரியும் இடங்களை அகச்சிகப்புக் பைனாகுலர்கள் வழியாக தெளிவாகக் காணலாம்.
• கள்வர் எச்சரிக்கை ஓசை எழுப்பானிலும் , தீ எச்சரிக்கை ஓசை எழுப்பானிலும் அகச்சிவப்பு கதிர்கள் பயன்படுத்த படுகின்றன.
• சென்சார் தொழில் நுட்பத்திலும் அகச்சிவப்பு கதிர்கள் பெரிதும் பயன்படுகின்றன.

அகச்சிவப்பு நிறப்பிரிகை

அகச்சிவப்பு நிறமாலை ஸ்பெக்ட்ரத்தில் உள்ள அகச்சிவப்பு பகுதியை மட்டும் ஆராய உதவும்.அகச்சிவப்பு நிறப்பிரிகை கருவியின் மூலமாக அகச்சிவப்பு ஆற்றல் வரம்பில் நடக்கும் உறிஞ்சுதல் மற்றும் ஒளித்துகள்களின் பரிமாற்றம் ஆகியவற்றை ஆராயலாம்.