Tia hồng ngoại là một phần của quang phổ điện từ, nằm giữa ánh sáng nhìn thấy và vi sóng. Mặc dù mắt người không thể nhìn thấy tia hồng ngoại, chúng có những đặc tính độc đáo và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Một trong những hiện tượng thú vị liên quan đến tia hồng ngoại là khả năng làm phát quang một số chất.
Phát quang là hiện tượng một số chất hấp thụ năng lượng từ các nguồn bức xạ (như ánh sáng, tia cực tím, tia X, hoặc thậm chí tia hồng ngoại) và sau đó phát ra ánh sáng nhìn thấy được. Khả năng này phụ thuộc vào cấu trúc phân tử và tính chất điện tử của chất đó.
Có hai loại phát quang chính:
- Huỳnh quang: Sự phát quang xảy ra gần như đồng thời với sự hấp thụ bức xạ. Khi nguồn bức xạ bị tắt, sự phát quang cũng dừng lại ngay lập tức.
- Lân quang: Sự phát quang tiếp tục diễn ra trong một khoảng thời gian sau khi nguồn bức xạ bị tắt. Thời gian này có thể kéo dài từ vài giây đến vài giờ, tùy thuộc vào chất liệu.
Vậy, tia hồng ngoại có thể gây ra hiện tượng phát quang ở một số chất như thế nào?
Năng lượng của tia hồng ngoại thường thấp hơn so với ánh sáng nhìn thấy hoặc tia cực tím. Do đó, chỉ có một số ít chất có khả năng hấp thụ năng lượng hồng ngoại và chuyển đổi nó thành ánh sáng nhìn thấy. Các chất này thường có cấu trúc phân tử đặc biệt, cho phép chúng trải qua các quá trình sau:
- Hấp thụ năng lượng: Các phân tử của chất hấp thụ năng lượng từ tia hồng ngoại.
- Kích thích điện tử: Năng lượng hấp thụ làm kích thích các điện tử trong phân tử, đẩy chúng lên các mức năng lượng cao hơn.
- Phát xạ ánh sáng: Khi các điện tử trở về mức năng lượng ban đầu, chúng giải phóng năng lượng dưới dạng photon ánh sáng. Nếu photon này có bước sóng nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy, chúng ta sẽ quan sát được hiện tượng phát quang.
alt: Quang phổ điện từ thể hiện vị trí tia hồng ngoại giữa ánh sáng nhìn thấy và vi sóng, minh họa khái niệm bức xạ điện từ.
Một ví dụ điển hình về ứng dụng của hiện tượng phát quang do tia hồng ngoại gây ra là trong công nghệ nhìn đêm. Các thiết bị nhìn đêm sử dụng các ống khuếch đại ánh sáng để tăng cường ánh sáng hồng ngoại yếu ớt phản xạ từ các vật thể trong môi trường tối. Sau đó, ánh sáng hồng ngoại này được chuyển đổi thành ánh sáng nhìn thấy, cho phép chúng ta quan sát được các vật thể trong bóng tối.
alt: Kính nhìn đêm AN/PVS-14, minh họa công nghệ chuyển đổi tia hồng ngoại thành hình ảnh nhìn thấy trong bóng tối.
Ngoài ra, một số loại mực in đặc biệt được thiết kế để phát quang dưới tác dụng của tia hồng ngoại. Điều này được ứng dụng trong các biện pháp an ninh để xác thực tài liệu và ngăn chặn hàng giả.
Nghiên cứu về khả năng phát quang của các chất dưới tác động của tia hồng ngoại vẫn tiếp tục mở ra những ứng dụng mới trong khoa học, công nghệ và đời sống.
