Rayos infrarrojos
Los rayos infrarrojos son ondas electromagnéticas invisibles, de longitud de onda mayor que la luz roja, que percibimos como calor.
Los rayos infrarrojos son radiación electromagnética de longitud de onda mayor que la de la luz roja visible y menor que la de las microondas, aproximadamente entre 780 nm y 1 mm. No los vemos, pero los percibimos como calor: todo cuerpo con una temperatura superior al cero absoluto emite radiación infrarroja.
¿Qué son los rayos infrarrojos?
La radiación infrarroja (IR) forma parte del espectro electromagnético. Su nombre significa «por debajo del rojo» (del latín infra, «debajo»), porque su frecuencia es inferior a la del color rojo, que es el extremo de baja frecuencia del espectro visible. Aunque se hable de «rayos», se trata de ondas electromagnéticas que se propagan en el vacío a la velocidad de la luz, unos 299 792 458 m/s.
Fueron descubiertos en 1800 por el astrónomo William Herschel. Al medir con termómetros la temperatura de los distintos colores de la luz solar descompuesta por un prisma, observó que el termómetro situado más allá del rojo, donde no se veía luz alguna, se calentaba aún más: había una radiación invisible que transportaba energía.
Propiedades y fórmulas
Como toda onda electromagnética, la longitud de onda y la frecuencia se relacionan con la velocidad de la luz:
La región infrarroja abarca frecuencias de unos 300 GHz a 400 THz. La energía de cada fotón es E = h·f, mucho menor que la de la luz visible o la ultravioleta, por lo que el infrarrojo no es radiación ionizante.
Los objetos emiten infrarrojo en función de su temperatura. La ley de Wien indica la longitud de onda de máxima emisión de un cuerpo negro, y la de Stefan-Boltzmann, la potencia total radiada:
Tipos de radiación infrarroja
| Región | Longitud de onda aproximada | Características |
|---|---|---|
| Infrarrojo cercano (NIR) | 0,78 – 3 µm | Muy próximo a la luz visible; usado en mandos, fibra óptica y cámaras |
| Infrarrojo medio (MIR) | 3 – 50 µm | Emitido por objetos a temperatura ambiente; termografía y espectroscopía |
| Infrarrojo lejano (FIR) | 50 µm – 1 mm | Colindante con las microondas; astronomía y calor radiante |
Esta división sigue la norma ISO 20473; existen otras clasificaciones según el campo de aplicación.
Fuentes de infrarrojos
- Naturales: el Sol (casi la mitad de su radiación que llega al suelo es infrarroja), el fuego, el cuerpo humano y cualquier objeto cálido.
- Artificiales: bombillas incandescentes, estufas y resistencias, diodos LED infrarrojos y láseres.
Aplicaciones
- Termografía: las cámaras térmicas detectan el infrarrojo emitido y muestran la temperatura de superficies, útil en edificios, industria y medicina.
- Mandos a distancia: los LED infrarrojos envían códigos a televisores y aparatos, normalmente a unos 940 nm.
- Visión nocturna: dispositivos que amplifican el IR cercano o captan el calor.
- Astronomía: telescopios como el James Webb observan en infrarrojo para ver a través del polvo cósmico y detectar galaxias muy lejanas.
- Comunicaciones: la fibra óptica transmite datos con luz infrarroja de 1310 y 1550 nm.
- Medicina y bienestar: termómetros de oído y frontales, y terapias de calor.
- Calentamiento y secado: hornos, calefactores radiantes y procesos industriales. Se relaciona con la transferencia de calor por radiación.
Efectos sobre la salud
El infrarrojo cercano y medio calienta los tejidos. A intensidades normales es inocuo, pero la exposición intensa y prolongada puede causar quemaduras en la piel y lesiones en la córnea y el cristalino; históricamente se ha asociado con cataratas en vidrieros y fundidores. Las fuentes potentes, como láseres o fundiciones, requieren gafas de protección adecuadas.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuál es la frecuencia de una radiación infrarroja de 10 µm de longitud de onda? (c = 3 × 10⁸ m/s)
f = c/λ = 3 × 10⁸ / 10 × 10⁻⁶ = 3 × 10¹³ Hz = 30 THz.
2. El cuerpo humano está a unos 310 K. ¿A qué longitud de onda emite con máxima intensidad?
λmáx = b/T = 2,898 × 10⁻³ / 310 ≈ 9,35 × 10⁻⁶ m = 9,35 µm, en el infrarrojo medio. Por eso las cámaras térmicas detectan a las personas.
3. ¿Qué potencia radia una superficie negra (ε = 1) de 0,5 m² a 500 K?
P = σ·A·T⁴ = 5,67 × 10⁻⁸ · 0,5 · 500⁴ = 5,67 × 10⁻⁸ · 0,5 · 6,25 × 10¹⁰ ≈ 1772 W.
¿Qué son los rayos infrarrojos?
Son ondas electromagnéticas invisibles con longitudes de onda de unos 780 nm a 1 mm, entre la luz roja y las microondas. Se perciben como calor.
¿Quién descubrió los rayos infrarrojos?
El astrónomo William Herschel, en 1800, al medir la temperatura de los colores de la luz solar descompuesta por un prisma.
¿Los infrarrojos son peligrosos?
A intensidades bajas no. Las fuentes muy intensas pueden provocar quemaduras y dañar los ojos, y no son radiación ionizante.
¿Cómo funciona un mando a distancia?
Un LED infrarrojo emite pulsos de luz codificados que el receptor del aparato interpreta como órdenes. Se puede ver con la cámara de un móvil.
¿Cómo ve una cámara térmica?
Capta el infrarrojo que emite cada objeto según su temperatura y lo convierte en una imagen en falso color.
Referencias
- Halliday, D., Resnick, R. y Walker, J. Fundamentos de física. Wiley.
- Hecht, E. Óptica. Addison-Wesley.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2025). «Rayos infrarrojos». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/rayos-infrarrojos/
