รังสีอินฟราเรดเกิดขึ้นได้อย่างไร

เบื้องหลังความอบอุ่น: การกำเนิดรังสีอินฟราเรด

ความอบอุ่นที่เรารู้สึกจากดวงอาทิตย์หรือจากเตาไฟนั้นมิใช่เพียงแค่ความรู้สึก แต่เป็นพลังงานรูปหนึ่งที่เดินทางมาถึงเราในรูปของ รังสีอินฟราเรด (Infrared Radiation) คำถามคือ รังสีนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? คำตอบนั้นซ่อนอยู่ในโลกอันน่าอัศจรรย์ของอะตอมและการเคลื่อนไหวของอนุภาคภายใน

ทุกสิ่งทุกอย่างรอบตัวเราประกอบด้วยอะตอม อะตอมเหล่านี้มีอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียส อิเล็กตรอนเหล่านี้ไม่ได้โคจรอย่างอิสระ แต่จะอยู่ในระดับพลังงานที่เฉพาะเจาะจง เมื่ออะตอมได้รับพลังงานจากแหล่งภายนอก เช่น ความร้อน อิเล็กตรอนอาจกระโดดขึ้นไปสู่ระดับพลังงานที่สูงกว่า แต่สถานะนี้ไม่เสถียร

เช่นเดียวกับลูกบอลที่อยู่บนที่สูง อิเล็กตรอนในระดับพลังงานสูงมีความต้องการที่จะกลับสู่ระดับพลังงานเดิมซึ่งมีเสถียรภาพมากกว่า เมื่ออิเล็กตรอนตกลงสู่ระดับพลังงานต่ำกว่า มันจะปลดปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมา และพลังงานส่วนเกินนี้บางส่วนจะปรากฏในรูปของ รังสีอินฟราเรด

ความยาวคลื่นของรังสีอินฟราเรดที่ปลดปล่อยออกมาขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่อิเล็กตรอนปลดปล่อย ยิ่งพลังงานมาก ความยาวคลื่นก็จะสั้นลง และยิ่งพลังงานน้อย ความยาวคลื่นก็จะยาวขึ้น นี่จึงทำให้รังสีอินฟราเรดมีช่วงความยาวคลื่นที่ค่อนข้างกว้าง

ดังนั้น รังสีอินฟราเรดจึงเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงานของอิเล็กตรอนภายในอะตอม เป็นการแสดงออกถึงการปรับสมดุลของระบบ และเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่กว้างใหญ่ ซึ่งครอบคลุมตั้งแต่รังสีแกมมาที่มีพลังงานสูง ไปจนถึงคลื่นวิทยุที่มีพลังงานต่ำ การทำความเข้าใจกระบวนการนี้ช่วยให้เราเข้าใจถึงปรากฏการณ์ต่างๆ รอบตัวเราได้ดียิ่งขึ้น ตั้งแต่ความอบอุ่นจากดวงอาทิตย์ไปจนถึงเทคโนโลยีการตรวจจับความร้อนในยามค่ำคืน