Radiación Infrarroja

Se debe a cambios de los estados de energía de los electrones exteriores de los átomos y a cambios de la energía vibratoria y rotatoria de las moléculas. Como los átomos y las moléculas, y sus electrones afines, se hallan en continuo movimiento y cambio de energía, todos los objetos emiten constantemente algunos rayos infrarrojos; exceptuando al cero absoluto (la temperatura más baja posible), en el que cesa teóricamente todo movimiento. La cantidad y la frecuencia de la radiación que emite un objeto depende de su temperatura; a mayor temperatura, más cantidad de radiación y una frecuencia más alta. Los objetos calientes en extremo emiten luz visible además de la radiación infrarroja, por eso se ponen incandescentes.

La radiación infrarroja es fácilmente absorbida por muchas sustancias, dependiendo el índice de absorción de la sustancia y de la frecuencia de la radiación.

En general, las frecuencias infrarrojas de unos Hz tienden a ser absorbidas con más intensidad, porque ésa es la frecuencia a la que átomos y moléculas vibran naturalmente. Pero, como todos los objetos desprenden también radiación infrarroja, se efectúa en la práctica un intercambio de energía radiante, de tal modo que dos objetos adyacentes terminan por absorber e irradiar a la misma velocidad, y por alcanzar la misma temperatura.

Algunas sustancias son transparentes a ciertas frecuencias de radiación infrarroja. La radiación infrarroja, por ejemplo, que emite el Sol atraviesa fácilmente tanto la atmósfera como el vidrio -propiedad de uso práctico en los invernaderos. La radiación de alta frecuencia atraviesa el vidrio, siendo absorbida por el suelo y las plantas que, al estar relativamente frías, emiten rayos infrarrojos de frecuencia mucho más baja. El gas es opaco a esos rayos de baja frecuencia, acumulándose por lo tanto el calor en un invernadero. Este fenómeno -llamado efecto de invernadero– existe en la naturaleza y calienta a todo nuestro planeta. En este caso, la energía radiante del Sol es absorbida por el suelo y radiada de nuevo a energías incapaces de atravesar la atmósfera.

Al ser calor radiante, los rayos infrarrojos pueden detectarse con termómetros y, más de cerca, con las terminaciones nerviosas sensoriales de la piel. Hay también un tipo especial de película fotográfica sensible a los rayos infrarrojos, que hace posible fotografiar objetos en la oscuridad. A la luz diurna la película infrarroja produce colores falsos -el follaje y fuentes de calor tales como las fábricas, por ejemplo, salen rojos-, pero ese efecto se utiliza prácticamente en las fotografías infrarrojas de satélite de la superficie de la Tierra, para valorar los recursos agrícolas e industriales. Los detectores fotoeléctricos sensibles a los infrarrojos producen una imagen de vídeo, que permite la visión nocturna; útil, por ejemplo, en el estudio de la conducta nocturna de los animales.

En medicina, se emplean los rayos infrarrojos en la diatermia (tratamiento con calor) y en un tipo especial de técnica de diagnóstico llamado termografía, consistente en una «fotografía del calor» del cuerpo, que nos revela las partes del cuerpo que, por estar anormalmente calientes o frías, pudieran estar enfermas. Otra aplicación importante es la espectroscopia infrarroja, empleada en la química y la biología para determinar las estructuras moleculares.

Los rayos infrarrojos de alta frecuencia procedentes del Sol atraviesan el vidrio y por eso penetran en los invernaderos (abajo izquierda), donde son absorbidos por las plantas; como consecuencia, éstas se calientan y radian a su vez infrarrojos de baja frecuencia, que al no poder atravesar el vidrio, calientan el recinto. Ese efecto de calentamiento se da también a escala global (abajo derecha), porque la atmósfera actúa como el vidrio, aprisionando la radiación infrarroja devuelta por el suelo. Ese efecto alcanza su máximo en el contaminado aire que hay sobre las ciudades.