รังสีอินฟาเรดเกิดขึ้นได้เป็นอย่างไร

เบื้องหลังความร้อนแผ่ซ่าน: การกำเนิดรังสีอินฟราเรด

เรามองไม่เห็น แต่สัมผัสได้ ความอบอุ่นจากดวงอาทิตย์ แสงไฟ หรือแม้กระทั่งความร้อนจากร่างกายเราเอง ทั้งหมดนี้ล้วนเกี่ยวข้องกับรังสีอินฟราเรด (Infrared radiation หรือ IR) แต่รังสีล่องหนชนิดนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรกันแน่?

คำตอบนั้นอยู่ที่การเคลื่อนไหวภายในระดับอะตอมและโมเลกุลของสสาร หลักการสำคัญคือ ทุกวัสดุที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์องศาสัมบูรณ์ (-273.15 องศาเซลเซียส) จะแผ่รังสีอินฟราเรดออกมา ศูนย์องศาสัมบูรณ์เป็นจุดที่การเคลื่อนไหวของอะตอมหยุดลงอย่างสิ้นเชิง แต่ในโลกแห่งความเป็นจริง อุณหภูมิเช่นนี้ไม่มีอยู่จริง ดังนั้นทุกสิ่งทุกอย่างรอบตัวเราจึงเป็นแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรด ไม่ว่าจะเป็นก้อนหิน ต้นไม้ มนุษย์ หรือแม้แต่แก้วน้ำเย็นเฉียบ

กระบวนการเกิดรังสีอินฟราเรดนั้นเริ่มต้นจากการสั่นสะเทือน อะตอมและโมเลกุลภายในวัตถุจะเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง สั่น หมุน และแม้กระทั่งเคลื่อนที่แบบสุ่ม การเคลื่อนไหวนี้ไม่ใช่การเคลื่อนที่แบบเป็นระเบียบ แต่เป็นการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นอย่างไม่หยุดยั้ง และนี่เองคือกุญแจสำคัญ

พลังงานจากการเคลื่อนไหวของอะตอมและโมเลกุลเหล่านี้จะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า และรังสีอินฟราเรดเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าแสงที่ตามองเห็น ทำให้เรามองไม่เห็นด้วยตาเปล่า

ความยาวคลื่นและความเข้มของรังสีอินฟราเรดที่แผ่ออกมาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของวัตถุโดยตรง วัตถุที่มีอุณหภูมิสูงจะปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมาได้มากขึ้น และมีความยาวคลื่นที่สั้นลง ยกตัวอย่างเช่น ดวงอาทิตย์ที่มีอุณหภูมิสูงมากจะปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมาอย่างมหาศาล ส่วนร่างกายมนุษย์ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจะปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมาในปริมาณน้อยกว่าและมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่า

ดังนั้น ความอบอุ่นที่เรารู้สึกได้จึงไม่ใช่เพียงแค่การถ่ายเทความร้อนโดยการสัมผัส แต่ยังรวมถึงการรับรังสีอินฟราเรดจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่า ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่อธิบายได้ด้วยหลักการพื้นฐานของฟิสิกส์ระดับอะตอมและโมเลกุล และเป็นปรากฏการณ์ที่ซ่อนเร้นอยู่รอบตัวเราเสมอ แม้ว่าเราจะมองไม่เห็นก็ตาม