Kızılötesi

Kızılötesi (Kızılaltı, IR veya Infrared) ışınım, dalga boyu görünür ışıktan uzun, fakat terahertz ışınımından ve mikrodalgalardan daha kısa olan elektromanyetik ışınımdır. Teknolojide kabul edilen ismi olan infrared, Latincede aşağı ya da ötesi anlamına  gelen infra ve İngilizce kırmızı anlamına gelen red kelimelerinden oluşmakta kırmızıaltı, kırmızıötesi anlamına gelmektedir. Kırmızı görünür ışığın en uzun dalga boyuna sahip rengidir. Kızılötesi ışınımın dalga boyu 750 nanometre ile 1 mikrometre arasındadır. Normal sıcaklığındaki insan vücudu 10 mikrometre civarında ışıma yapar.
Doğrudan alınan Güneş ışığı %47 kızılötesi, %46 görünür ışık ve %7 morötesi ışınımdan oluşur.

Uygulamalar

Kızılötesi görüntüleme hem sivil hem de askeri kullanım alanları bulmuştur. Hedef tespiti, gözlemleme, gece görüşü, güdüm ve takip sistemleri gibi askeri kullanım alanlarının yanında, ısıl verimlilik analizi, uzaktan sıcaklık ölçme, kısa mesafeli kablosuz iletişim, spektroskopi ve hava tahmini gibi alanlarda da kullanılmaktadır. Kızılötesi astronomi algılayıcılarla donatılmış teleskoplar kullanarak uzayın normal teleskoplarla, moleküler bulutlar gibi uzay tozları yüzünden görüntülenemeyen alanlarını görüntülemekte, gezegenler gibi soğuk cisimleri bulmakta ve Evren'in uzak geçmişinden kalan yüksek miktarda kırmızıya kayma'ya sahip cisimleri görüntülemekte kullanılmaktadır.
Atom seviyesinde kızılötesi enerji dipol momentini değiştirerek molekülleri titreştirmekte kullanılmaktadır. Kızılötesi spektroskopi, kızılötesi frekanslara sahip fotonların soğurulması ve yayınlanmasını araştırır.

Kızılötesi filtreler

Kızılötesi filtreler birçok farklı malzemeden üretilebilir. Bunlardan bir tanesi görünür ışığın %99'unu kesebilen polysulphone isimli plastiktir. Kızılötesi filtreler asker gece görüş dürbünlerinde sahneyi kızılötesi ışıkla aydınlatırken, görünür ışığı keserek, dürbünün kullanıcısının dışarıdan görülmesini engeller.

Takip sistemleri

Kızılötesi takip sistemleri (kızılötesi güdüm sistemleri olarak da bilinir) hedefin yaydığı kızılötesi ışınımı, hedefi takip etmek için kullanır. Kızılötesi takip sistemi kullanan füzeler, sıcak cisimler kızılötesi ışık yaydığından "ısı güdümlü füze" olarak da bilinir. İnsanlar, araç motorları ve uçaklar gibi birçok cisim ısı ürettiğinden kızılötesi dalga boylarında arka plandan kolayca ayırt edilebilir.

Isıtma

Kızılötesi ışınım bir ısı kaynağı olarak kullanılabilir. Kızılötesi sauna, banyo ertesi havlusuz kurulanma, ve bazı elektrikli sobalarda ısınma amacıyla, uçak kanatlarında ise oluşan buzu eritmek amacıyla kullanılırlar. Kızılötesi ışınım aynı zamanda bir sağlık ve fizyoterapi alanında da kullanılmaktadır. Kızılötesi ışınım etraflarındaki havayı ısıtmadan sadece ışık geçirmeyen cisimleri ısıttığından yemek pişirme için de kullanılabilir.
Kızılötesi ısıtma sanayide boya kurutma, plastik üretimi, tavlama, plastik kaynaklama gibi alanlarda da popüler olmaya başlamıştır. Bu tip uygulamalarda kızılötesi ısıtma yavaş yavaş geleneksel fırın ve ısıtma elemanlarının yerini almaktadır. Malzemenin karakteristiğine uygun kızılötesi frekans seçimi enerji verimliliğini de arttırmaktadır.

İletişim

IR veri iletişimi bilgisayar cihazları arasında kısa mesafe iletişimde kullanılmaktadır. Bu tip aygıtlar genellikle IrDA protokülüne uygun üretilmektedir. Uzaktan kumandalar ve IrDA cihazlar, plastik bir mercek tarafından odaklanıp, dar bir ışın hâline getirilen, kızılötesi LED ışığı kullanmaktadır. Bu LEDi kapatıp açarak (modüle ederek) bilgi kodlanır ve karşı tarafa aktarılır. Alıcı bir silikon fotodiyot kullanarak kızılötesi ışığı yeniden elektrik akımına çevirir. Fotodiyot sadece verici tarafından üretilen hızla titreşen sinyala tepki gösterir, bu şekilde ortamdaki yavaş değişen ışığı filtrelemiş olur. Kızılötesi ışık duvarları geçemediğinden başka odalardaki cihazları etkilemez, bu yüzden yoğun yerleşim alanlarında kullanılmaya uygundur. Kızılötesi iletişim aynı zamanda uzaktan kumanda aletlerinde en sık tercih edilen iletişim metodudur.
Kızılötesi lazer kullanan açık hava optik iletişim cihazları şehirlerde noktadan noktaya yüksek hızlı iletişim sağlamanın, fiber optik kablo çekmenin masrafıyla karşılaştırıldığında ucuz bir yoludur.
Kızılötesi lazerler aynı zamanda fiberoptik iletişim sistemlerinde de kullanılır. 1.330 nm (en az saçılım) ve 1.550 nm (en iyi iletim) frekanslarındaki ışık fiberoptik iletişimde tercih edilir.

Klimatoloji

Klimatoloji alanında, Dünya ile atmosfer arasındaki enerji alışverişindeki trendleri izlemek amacıyla atmosferik kızılötesi ışınım takip edilir. Bu trendler Dünya'nın iklimindeki uzun dönem değişiklikler hakkında bilgi verir. Küresel ısınma araştırmalarında Güneş radyasyonu ile birlikte takip edilen en önemli iki parametreden biridir.

Sanat tarihi

Sanat tarihçilerinin verdiği isimle kızılötesi reflektogramlar resimlerin alt katmanlarında gizli çizimleri günışığına çıkartabilir. Karbon siyahı resmin tüm arka planını boyamak için kullanılmadığı sürece reflektogramda iyi görüntü verir. Sanat tarihçileri, sanatçının resim üzerinde daha sonradan yaptıkları düzeltmeleri (pentimento) bu metotla görebilirler. Bu bilgi bir resmin orijinali olup olmadığını anlamakta faydalıdır. Genellikle bir resimde ne kadar pentimento varsa orijinal olma olasılığı o derece fazladır. Bu metot aynı zamanda sanatçının çalışma yöntemine dair de ipuçları verir.
Bu tarz bir kullanım diğer tarihçiler arasında da, özellikle çok eski yazılı eserlerin incelenmesinde kullanılmaktadır. Mürekkebin içinde kullanılan karbon oldukça iyi görüntü verir.

Biyolojik sistemler

Çıngıraklı yılanların kafasında bir çift kızılötesi algılayıcı çukuru bulunur. Bu biyolojik algılama sisteminin ısıya duyarlılığı konusu belirsizdir.
Isıl algılayıcıları bulunan başka organizmalar arasında pitonlar (Pythonidae familyası)), boaların bazıları (Boidae familyası)), vampir yarasalar (Desmodus rotundus), bazı böcekler (Melanophila acuminata) , koyu renk pigmentli kelebekler (Pachliopta aristolochiae ve Troides rhadamantus plateni) ve büyük ihtimalle kan emici böcekler (Triatoma infestans) bulunmaktadır.

Fotobiyomodülasyon

Yakın kızılötesi ışık kemoterapi neticesinde oluşan ağıziçi ülserin tedavisinde ve yaraların iyileşmesine yardımcı olarak kullanılmaktadır. Herpes tedavisinde kullanımına ilişkin bir takım çalışmalar da vardır. Aynı zamanda merkezi sinir sistemi tedavisinde kullanımı konusunda da araştırmalar yapılmaktadır.

Sağlık riskleri

Bazı yüksek ısılı sanayi ortamlarında kullanılan kuvvetli kızılötesi ışınım gözlere ve görme duyusuna zarar verebilir. Görünmez olması riski arttırmaktadır. Bu yüzden bu tür yerlerde kızılötesi koruyucu gözlük takılması zorunludur.

Kızılötesi yayan bir cisim olarak Yerküre

Yerkürenin yüzeyi ve bulutlar Güneş'in yaydığı görünen ve görünmeyen ışınları soğurarak çoğunu kızılötesi ışınım hâlinde yeniden atmosfere yayar. Atmosferde su buharı, karbon dioksit, metan, azot oksit, kükürt hekzaflorid ve kloroflorokarbonlar gibi maddeler bu ışınımı soğurarak her yönde yeniden yayarlar. Bu yüzden Güneş'ten gelen enerjinin bir kısmı atmosfer içinde tutulur ve sera etkisi denilen duruma yol açar.