الأشعة تحت الحمراء: رؤية ما لا يمكن رؤيته Infrared Light: Seeing What You Can't See


ما هي وظيفة نظارات الرؤية الليلية، وما هي كواشف الألغام الأرضية، وما هي الوسيلة المستخدمة للدراسات الفلكية للكون؟ قد تبدو هذه المواضيع غير مترابطة، ولكنها مشتركة بشيء واحد. في بعض الأحيان كل هذه المواضيع مرتبطة بمدى صغير من الضوء يقع بين الضوء المرئي وامواج الميكروويف في الطيف الكهرومغناطيسي هذا الضوء يعرف باسم الضوء تحت الأحمر infrared light أو الأشعة تحت الحمراء.





الأشعة تحت الحمراء في العالم
عين الإنسان تشعر بالضوء المرئي المكون من الضوء الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي وكل الظلال التي تكون بين هذه الألوان. وهذا الضوء المرئي يعتبر جزء صغير جدا من الضوء في هذا الكون الفسيح. فهناك أمواج الراديو وأشعة اكس وأمواج الميكروويف وهي كلها أنواع مختلفة من الضوء، والذي يعرف بالاسم العلمي المعتمد على مكونات الضوء بالأشعة الكهرومغناطيسية electromagnetic وانتشار مدى هذه الأنواع المختلفة من الضوء كبير جدا ولذلك نقول طيف الأشعة الكهرومغناطيسية عند التحدث عن كل الضوء في الكون، ولكن هذا الطيف الواسع يقسم إلى مناطق كل منطقة محددة بنطاق من الترددات بوحدة الهرتز Hz ويطلق على كل منطقة اسم قد يعود لأحد تطبيقاته مثل أمواج الراديو والمستخدمة في الاتصالات او الضوء المرئي وهو المدى من الترددات التي تستطيع العين ان تبصره وهناك منطقة تحت الحمراء وتلك التي تكون تردداتها اقل من الضوء المرئي وهناك الضوء فوق البنفسجي وواضح إنها المنطقة التي تزيد فيها الترددات عن الضوء المرئي وهناك مناطق من الطيف اكتشفت حديثا مثل أشعة اكس وأطلقت هذه التسمية لكون هذه الاشعة كانت مجهولة فجاءت التسمية x-ray وأحيانا نقول اشعة رونتجين نسبة للعالم الذي اكتشفها. في الشكل أدناه مخطط للطيف الكهرومغناطيسي ونطاق الترددات التي ينتشر فيها كل نطاق وبالمقابل الأطوال الموجية حيث اننا نعلم ان الطول الموجي هو حاصل قسمة سرعة الضوء على التردد.


طيف الاشعة الكهرومغناطيسية


الأشعة تحت الحمراء تعرف باسم Infrared وتكتب اختصارا IR وهي الأشعة التي تقع في المدى المجاور لمدى رؤية العين كما هو موضح في المخطط اعلاه. ولكن ليس لان العين لا تستطيع إبصار الأشعة تحت الحمراء فإننا لا يمكن ان نستفيد منها، بل بالعكس هناك العديد من التطبيقات التي تعتمد على الأشعة تحت الحمراء.



الرؤية في الليل باستخدام نظارات الرؤية الليلية


في الصورة اعلاه مشهد لزرافة وسلحفاة في احدى حدائق الحيوانات عندما تم تصويرها بكاميرا تعمل بالاشعة تحت الحمراء. هذه الصور تظهر المناطق الدافئة في الزرافة ذات الدم الحار وتبدو متوهجة بإصدار اشعة تحت حمراء اكثر بالمقارنة مع السلحفاة ذات الدم البارد.

الرؤية من خلال أجهزة تعمل بالأشعة تحت الحمراء استخدمت في الحروب وفي هذه الصورة نرى قوات عسكرية تداهم احد المنازل في الليل الدامس وترى الأشياء بوضوح كما في الصورة من خلال نظارات ليلية مثبتة على خوذات الجنود.


إذا كنت تبحث عن شخص ما مختبئ في الظلام استخدم نظارات رؤية ليلية وسوف تجده كأنه في وضح النهار. الصور الخضراء التي تنتج من تلك النظارات تمكن القوات الجوية والعسكرية والصيادين وحتى الهواة من رؤية ماذا يحدث في الظلام الدامس. لان هذه النظارات ترى من خلال انبعاث الأشعة تحت الحمراء التي تصدر عن الأجسام عند مختلف درجات الحرارة وبالتالي فهي لا تحتاج إلى مصدر ضوء خارجي يسقط على الجسم لينعكس على العين مثلما ترى العين الأشياء. وهناك ثلاثة أنواع مختلفة من أجهزة الرؤية الليلية كلها تعتمد على الأشعة تحت الحمراء بطرق مختلفة.



(1) التصوير الحراري
اذا كنت في ظلام دامس، فأنت تحتاج إلى استخدام نظارات الرؤية الليلية الحرارية لرؤية الأجسام. مثل الأشخاص والأماكن والأشياء حيث إنها جميعا تصدر أشعة تحت الحمراء تتناسب كميتها مع درجة حرارتها. نظارات الرؤية الحرارية تكون صور الكترونية تعتمد على اختلاف درجات الحرارة للمشهد فالأجسام الحارة تبدو مضيئة أكثر من الأجسام الباردة. وهذا يكون تباين في الصورة يظهر على شاشة النظارة بأي لون سواء الأزرق أو الزهري ولكن اللون الأخضر هو الأكثر استخداما لان حساسية العين للون الأخضر هي الأكثر وبالتالي تتمكن العين بسهولة من فصل الظلال باللون الأخضر عن أي لون أخر.



(2) التصوير في الضوء المنخفض الشدة
نوع آخر من نظارات الرؤية الليلية يعتمد على وجود بعض الضوء في المكان. وتقوم بتكبير إشارة الضوء بنفس الطريقة التي تعمل بها مكبرات الصوت عندما نقوم بزيادة شدة الصوت في جهاز التسجيل مثلا. تقوم هذه النظارات من هذا النوع بالاستفادة من الأشعة المرئية والأشعة فوق البنفسجية والأشعة المرئية وكذلك الأشعة تحت الحمراء المتوفرة جميعا في المكان وتستخدم بعض التقنيات الالكترونية لتكبير الإشارات وتكوين الصورة المرئية للمشهد. ونظام النظارات ذات الضوء المنخفض تلك تقوم بتكوين الصورة بدقة عالية باستخدام كل الأطياف المذكورة لتمكن من توضيح الصورة بدرجة كبيرة تتمكن من تحديد هوية أي شخص في المكان في حالة وجود ضوء منخفض جدا لا تستطيع العين المجردة ان تميز الأشخاص به.

(3) الصور بجوار الأشعة تحت الحمراء (القريب جدا للضوء المرئي)
هذه التقنية تعتمد على مصدر للأشعة تحت الحمراء ولاقط او كاشف للأشعة تحت الحمراء. يقوم مصدر الأشعة تحت الحمراء بإصدار ضوء غير مرئي (أشعة تحت حمراء) ويقوم الكاشف بالتقاط الصورة. ويمكنك تخيل فكرة عملها مثل الكاميرا بالفلاش حيث يصدر الفلاش الضوء الذي ينعكس على الجسم وتقوم الكاميرا بالتقاط هذا الضوء وتكوين الصورة للمشهد. وفي هذه الحالة يستخدم فلاش يصدر أشعة تحت حمراء بدلا من الضوء الأبيض. هذه التقنية مفيدة جدا في حالات عندما ترغب في رؤية ماذا يحدث في المكان دون ان تصدر أي ضوء ابيض قد يحذر الموجودين او يزعجهم ويستخدم هذا النظام بكثرة في انظم الحماية في المطارات على سبيل المثال.


صورة توضح الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الرموتكنترول