Principio del riscaldamento a infrarossi o a infrarossi lontani

La radiazione infrarossa (IR) si riferisce a onde elettromagnetiche con lunghezza d'onda compresa tra 1 millimetro e 760 nanometri (nm), tra le microonde e la luce visibile. Si tratta di luce non visibile emessa da sostanze al di sopra dello zero assoluto (-273,15°C). La fisica moderna classifica gli IR come radiazioni termiche, che nelle applicazioni mediche si dividono in infrarosso vicino e infrarosso lontano. Una fonte comune di IR nella vita quotidiana è il sole, che trasmette il suo calore alla Terra principalmente attraverso gli IR, fornendo calore e facendo guadagnare agli IR il soprannome di "luce della vita". Come illustrato nel diagramma, gli IR si estendono oltre la luce rossa nello spettro (con l'ultravioletto oltre il violetto), rimanendo invisibili a occhio nudo.

Gli IR possono essere classificati in quattro tipi in base alla fonte di emissione:

1. Gamma di emissione ad incandescenza (gamma attinica): Conosciuta anche come "zona di reazione fotochimica", comprende le radiazioni emesse dagli oggetti incandescenti, che vanno dalla luce visibile agli infrarossi. Ne sono un esempio le lampade a filamento di tungsteno e il sole.
2. Gamma di emissione termica (gamma di oggetti caldi): Radiazione emessa da oggetti non incandescenti, come ferri da stiro e altre stufe elettriche, che funzionano in genere a una temperatura media di circa 400°C.
3. Gamma di conduzione del calore (gamma calorifica): Radiazione prodotta dall'ebollizione di acqua o tubi di vapore, con temperature medie inferiori a 200°C. Questa zona viene anche definita "regione non attinica" per l'assenza di reazioni fotochimiche.
4. Gamma di radiazione calda (gamma calda): Radiazione emessa da esseri umani, animali o fonti geotermiche, in genere a una temperatura media di circa 40°C.

La radiazione IR, con lunghezze d'onda maggiori rispetto alle onde radio, alle microonde e alla luce visibile (disposte in ordine crescente di lunghezza d'onda), suscita una sensazione di calore grazie ai suoi effetti termici. Nonostante le affermazioni che suggeriscono la penetrazione negli interni atomici o molecolari, causando espansione o disintegrazione, la bassa frequenza e i livelli di energia degli IR impediscono tali effetti. Invece, i raggi IR penetrano negli spazi tra gli atomi e le molecole, accelerandone la vibrazione e aumentando la distanza intermolecolare. Macroscopicamente, ciò determina la fusione, l'ebollizione o la vaporizzazione delle sostanze, senza alterare la natura fondamentale di atomi e molecole. Questo effetto termico degli IR consente applicazioni come la grigliatura degli alimenti e l'induzione della denaturazione nei polimeri organici. Tuttavia, gli IR non possono indurre effetti fotoelettrici o alterare i nuclei atomici.

In sintesi, il raggio di penetrazione delle onde aumenta con lunghezze d'onda più corte, frequenze più elevate e livelli di energia maggiori. Al contrario, lunghezze d'onda maggiori, frequenze inferiori e livelli di energia più bassi limitano le capacità di penetrazione.

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