"Infrared" یا اشعه مادون قرمز ( ترجمه فارسی آن اشعه فروسرخ است ) یک تابش الکترومغناطیسی با طول موج بیشتر از امواج مرئی و کوتاهتر از امواج رادیویی است. با توجه به اینکه رنگ سرخ طولانیآترین طول موج را دارد، تابش فروسرخ یا مادونآقرمز دارای طول موجی بین تقریباً ۷۵۰ نانومتر و ۱ میلیآمتر است و از سه نوع فرآیند مغناطیسی برای ارسال دادهآهای خود استفاده میآکند.
با توجه به سهم امواج مادون قرمز از طیف رنگها، استفادهآهای کاربردی زیادی را میآتوان برای این امواج نام برد از جمله یافتن مقصد و رهگیری هدف در موارد نظامی، تنظیم دما از راه دور، استفاده در بیآسیمها برای ارتباطات short-area، طیف بینی و پیشآبینی وضعیت هوا.
تلسکوپآهای فضایی ساختهآشده با استفاده از فناوری مادون قرمز نیز در شاخهآیی از نجوم به نام "نجوم مادون قرمز یا فروسرخ" استفاده میآشوند.
این نوع تلسکوپها وارد قسمتها و مناطق گردوخاکی و غبارآلود فضا مانند ابرهای مولکولی میآشوند و اشیا و اجرام با دمای پایین مانند سیاراتی که در فواصل دور به دور ستارگانی دیگر میآگردند را شناسایی میآنمایند و همچنین به یافتن اجرام و سیاراتی میآپردازند که بر اثر انفجارهای فضایی، مدتها پیش از بین رفتند و تنها بقایایی اندک از خود بر جای گذاشتند.
در فناوریآهای هستهآ ایی و اتمی نیز انرژیهای فروسرخ، ارتعاشات مولکولی را با ایجاد تغییر در قطبیت آنها از بین میآبرند و برای مطالعهآی حالتهای انرژی مولکولی، وضعیتی ثابت و پایدار ایجاد میآکنند.
طیفآبینی فروسرخ نیز سنجش میزان جذب و انتقال فوتونها در محدودهآی انرژی فروسرخ است که بر اساس شدت و فرکانس آنها انجام میآشود.
تصویربرداری با Infrared
در تصویربرداری به کمک امواج مادون قرمز یا فروسرخ، فیلترها سعی میآکنند تا نزدیکترین طیف به این امواج را ضبط و ثبت کنند. دوربینهای دیجیتال نیز اغلب از بلاکآکنندهآهای Infrared استفاده میآکنند. دوربینآهای دیجیتال ارزان تر و همینطور گوشیآهای تلفن همراه مجهز به دوربین که فیلترهای لازم برای کشف و ضبط طیفهای نزدیک به مادون قرمز را ندارند نیز این امواج را به صورت رنگ سفید درخشانی میآبینند (برای امتحان، کنترل از راه دور تلویزیون خود را ضمن فشار دادن یک دگمهآی آن، به سمت گوشی تلفن همراهتان در حالت عکاسی بگیرید)
این نکته را به ویژه زمانی میآتوانیم بیان کنیم که از اشیایی نزدیک به محلآهای پر از اشعهآی مادون قرمز عکس میآگیریم مانند فضای اطراف یک لامپ معمولی، در این حالت، دخالت اشعهآی مادون قرمز به وجود آمده، میآتواند به پاک شدن صفحهآی کل تصویر بینجامد.
روش دیگری نیز وجود دارد که تصویربرداری با اشعهآی تراهرتز نامیده میآشود که گرفتن تصاویر با استفاده از اینفرارد در فواصل دور یا امواجی است که یکای آنها به تراهرتز اندازهآگیری میآشود. البته نبودن منابع روشنایی، از لحاظ فنی تصویربرداری با امواج تراهرتز را از سایر انواع تصویربرداریآها دچار دشواری و پیچیدگی میآکند.
البته نسخهآهای جدیدی که از نرمآافزارها و دستگاههای تصویربرداری تراهرتز تهیه شده است، با توجه به تولید و عرضهآی طیفآبینهای زمانآبندیآشده در کنار بستهآهای اصلی، بسیار جالبتر و قابل استفادهآتر گشتهآاند.
Infrared و ارتباطات
انتقال دادهآها از طریق امواج فروسرخ نیز در ابعاد مکانی کوچک و بین دستگاههای کامپیوتری دیجیتال و تلفنهای همراه یا PDAها (دستیارهای دیجیتال شخصی) مورد استفاده قرار میآگیرد. این گونه دستگاهها خود را با استانداردها و قوانینی که توسط IrDA (انجمن دادهآهای اینفرارد) تطبیق میآدهند و کار میآکنند.
کنترلهای از راهآدور و دستگاههای مطابق با استانداردهای IrDA از دیودهای ساطعآکنندهآی نور یا LED برای ساطع کردن امواج فروسرخ که توسط یک لنز پلاستیکی داخل نورافکنی کوچک و نازک کارگذاشته شدند استفاده میآجویند. این نورافکنها، نوسانآبندی شدند و وقتی روشن و خاموش میآشوند، به تناسب، دادهآها را رمزگذاری میآنمایند.
دستگاه دریافتآکنندهآی امواج فروسرخ، از یک فتودیود با جنس سیلیکون استفاده میآکند تا موج اینفرارد را به جریان الکتریکی تبدیل سازد. دستگاه دریافتآکنندهآی امواج، تنها به سیگنالهای پالسآدهندهآیی که مدام توسط فرستنده یا Transmitter ساخته میآشوند، پاسخ میآدهد و امواج فروسرخی که به آرامی از نورهای محدود و کوچکی تغییر حالت میآدهند را از صافی مخصوص خود میآگذراند.
فناوری اینفرارد در ارتباطات برای استفاده در محلآهای کوچکی که تراکم افراد و جمعیت در آنها بالاست و بلوتوث یا سایر فناوریآها قادر به انتقال داده به شکلی مناسب نیستند بسیار مفید به نظر میآرسد.
امواج فروسرخ یا Infrared از دیوارها عبور نمیآکنند و در نتیجه در کار سایر دستگاههای اتاقهای مجاور دخالت نمیآنمایند. اینفرارد رایجآترین فناوری استفادهآشده در کنترلهای از راه دور دستگاههای مختلف است.
ارتباطات FSO، شاخهآیی از فناوریهای تلهآکام هستند که از انتشار و تکثیر نور در فضاهای خالی برای انتقال داده و اطلاعات بین دو نقطه استفاده میآکنند. این فناوری زمانی استفاده میآشود که برقراری ارتباط فیزیکی بین دو نقطهآی مبدا و مقصد دریافتآکنندهآی اطلاعات مشکل و غیرممکن باشد. برای مثال در شهرهایی که راهآاندازی سیستمهای کابلآکشی فیبر نوری هزینهآی زیادی دربر خواهد داشت.
این فناوری همچنین در انتقال داده و اطلاعات بین فضاپیماها و ماهوارهآها به کار گرفته میآشود هرچند که در خارج از جو، سیگنالهای ارسالی دچار اندکی انحراف میآشوند.
علیرغم اینکه برقراری ارتباط اطلاعاتی در فواصل کوتاه و با حجم پایین اطلاعات توسط LEDها نیز مقدور است، این پیوندهای نوری، معمولاً از امواج اینفرارد لیزری استفاده میآکنند.
در نتیجه، فناوری FSO با استفاده از امواج فروسرخ، یک روش بسیار ارزان برای برقراری اتصالات اطلاعاتی در فضاهای شهری با کارکرد بیش از ۴ گیگابیت بر ثانیه استفاده میآشوند و حتی قیمت آنها با قیمت خریداری فیبر نوری به تنهایی برابر است!
امواج اینفرارد ، نور لازم برای ارتباطات فیبر نوری را فراهم میآکنند. این امواج، طول موجی با حداقل میزان انتشار ۱.۳۳ نانومتر و حداکثر میزان پراکنش نور ۱.۵۵ نانومتر دارند و در سیمهای سیلیسیومی بسیار استفاده میآشوند
اینفرارد برای مبادله اطلاعات بین کامپیوتر و گوشی همراه استفاده می شود. گوشیهایی که قابلیت اینفرارد را دارند، توسط این دستگاه که به کامپیوتر متصل می شود فایلهای صوتی و تصویری را دریافت می کنند. یکی از مزایای اینفرارد این است که به دلیل اینکه بدون سیم ( بین گوشی و اینفرارد) اطلاعات منتقل می شود سرعت انتقال بالا میرود. اینفرارد با کارت حافظه یک رابطه مستقیم دارد که هرچه ظرفیت کارت بیشتر باشد ، کارایی اینفرارد بالاتر میرود.
از بین 4 روش معمول انتقال اطلاعات بین موبایل و کامپیوتر ( پورت کامپیوتر، اینفرارد ، بلوتوس ، کارت ریدر) به صرفه ترین و مناسبترین و عمومی ترین روش انتقال، از طریق اینفرارد ( مادون قرمز ) می باشد. دستگاه اینفرارد بسیار ارزان می باشد و همچنین استفاده از آن بسیار ساده است در صورت خرید اینفرارد حتی با تعویض گوشی باز هم این دستگاه برای شما قابل استفاده می باشد.
اینفرارد را به پورت USB کامپیوتر متصل کنید و گوشی خود را مقابل چشم اینفرارد قرار دهید کامپیوتر به صورت خودکار گوشی شما را شناسایی می کند و خیلی راحت اطلاعات را به گوشی خود انتقال دهید.
دستگاه اینفرارد شما را قادر میسازد تا حداکثر به فاصله 20-30 سانتی متری با دستگاهی که دارای اینفرارد است ارتباط برقرار کند . ذکر این نکته ضروریست که تکنولوژی اینفرارد یک تکنولوژی Face to Face بوده ( روبروی هم ) و همانند کنترل های دستگاههای صوتی و تصویری که از فناوری اینفرارد بهره می برند عمل میکند . فاصله برد آن برای گوشی های موبایل حداکثر 30 سانتی متر است .
با توجه به سهم امواج مادون قرمز از طیف رنگها، استفادهآهای کاربردی زیادی را میآتوان برای این امواج نام برد از جمله یافتن مقصد و رهگیری هدف در موارد نظامی، تنظیم دما از راه دور، استفاده در بیآسیمها برای ارتباطات short-area، طیف بینی و پیشآبینی وضعیت هوا.
تلسکوپآهای فضایی ساختهآشده با استفاده از فناوری مادون قرمز نیز در شاخهآیی از نجوم به نام "نجوم مادون قرمز یا فروسرخ" استفاده میآشوند.
این نوع تلسکوپها وارد قسمتها و مناطق گردوخاکی و غبارآلود فضا مانند ابرهای مولکولی میآشوند و اشیا و اجرام با دمای پایین مانند سیاراتی که در فواصل دور به دور ستارگانی دیگر میآگردند را شناسایی میآنمایند و همچنین به یافتن اجرام و سیاراتی میآپردازند که بر اثر انفجارهای فضایی، مدتها پیش از بین رفتند و تنها بقایایی اندک از خود بر جای گذاشتند.
در فناوریآهای هستهآ ایی و اتمی نیز انرژیهای فروسرخ، ارتعاشات مولکولی را با ایجاد تغییر در قطبیت آنها از بین میآبرند و برای مطالعهآی حالتهای انرژی مولکولی، وضعیتی ثابت و پایدار ایجاد میآکنند.
طیفآبینی فروسرخ نیز سنجش میزان جذب و انتقال فوتونها در محدودهآی انرژی فروسرخ است که بر اساس شدت و فرکانس آنها انجام میآشود.
تصویربرداری با Infrared
در تصویربرداری به کمک امواج مادون قرمز یا فروسرخ، فیلترها سعی میآکنند تا نزدیکترین طیف به این امواج را ضبط و ثبت کنند. دوربینهای دیجیتال نیز اغلب از بلاکآکنندهآهای Infrared استفاده میآکنند. دوربینآهای دیجیتال ارزان تر و همینطور گوشیآهای تلفن همراه مجهز به دوربین که فیلترهای لازم برای کشف و ضبط طیفهای نزدیک به مادون قرمز را ندارند نیز این امواج را به صورت رنگ سفید درخشانی میآبینند (برای امتحان، کنترل از راه دور تلویزیون خود را ضمن فشار دادن یک دگمهآی آن، به سمت گوشی تلفن همراهتان در حالت عکاسی بگیرید)
این نکته را به ویژه زمانی میآتوانیم بیان کنیم که از اشیایی نزدیک به محلآهای پر از اشعهآی مادون قرمز عکس میآگیریم مانند فضای اطراف یک لامپ معمولی، در این حالت، دخالت اشعهآی مادون قرمز به وجود آمده، میآتواند به پاک شدن صفحهآی کل تصویر بینجامد.
روش دیگری نیز وجود دارد که تصویربرداری با اشعهآی تراهرتز نامیده میآشود که گرفتن تصاویر با استفاده از اینفرارد در فواصل دور یا امواجی است که یکای آنها به تراهرتز اندازهآگیری میآشود. البته نبودن منابع روشنایی، از لحاظ فنی تصویربرداری با امواج تراهرتز را از سایر انواع تصویربرداریآها دچار دشواری و پیچیدگی میآکند.
البته نسخهآهای جدیدی که از نرمآافزارها و دستگاههای تصویربرداری تراهرتز تهیه شده است، با توجه به تولید و عرضهآی طیفآبینهای زمانآبندیآشده در کنار بستهآهای اصلی، بسیار جالبتر و قابل استفادهآتر گشتهآاند.
Infrared و ارتباطات
انتقال دادهآها از طریق امواج فروسرخ نیز در ابعاد مکانی کوچک و بین دستگاههای کامپیوتری دیجیتال و تلفنهای همراه یا PDAها (دستیارهای دیجیتال شخصی) مورد استفاده قرار میآگیرد. این گونه دستگاهها خود را با استانداردها و قوانینی که توسط IrDA (انجمن دادهآهای اینفرارد) تطبیق میآدهند و کار میآکنند.
کنترلهای از راهآدور و دستگاههای مطابق با استانداردهای IrDA از دیودهای ساطعآکنندهآی نور یا LED برای ساطع کردن امواج فروسرخ که توسط یک لنز پلاستیکی داخل نورافکنی کوچک و نازک کارگذاشته شدند استفاده میآجویند. این نورافکنها، نوسانآبندی شدند و وقتی روشن و خاموش میآشوند، به تناسب، دادهآها را رمزگذاری میآنمایند.
دستگاه دریافتآکنندهآی امواج فروسرخ، از یک فتودیود با جنس سیلیکون استفاده میآکند تا موج اینفرارد را به جریان الکتریکی تبدیل سازد. دستگاه دریافتآکنندهآی امواج، تنها به سیگنالهای پالسآدهندهآیی که مدام توسط فرستنده یا Transmitter ساخته میآشوند، پاسخ میآدهد و امواج فروسرخی که به آرامی از نورهای محدود و کوچکی تغییر حالت میآدهند را از صافی مخصوص خود میآگذراند.
فناوری اینفرارد در ارتباطات برای استفاده در محلآهای کوچکی که تراکم افراد و جمعیت در آنها بالاست و بلوتوث یا سایر فناوریآها قادر به انتقال داده به شکلی مناسب نیستند بسیار مفید به نظر میآرسد.
امواج فروسرخ یا Infrared از دیوارها عبور نمیآکنند و در نتیجه در کار سایر دستگاههای اتاقهای مجاور دخالت نمیآنمایند. اینفرارد رایجآترین فناوری استفادهآشده در کنترلهای از راه دور دستگاههای مختلف است.
ارتباطات FSO، شاخهآیی از فناوریهای تلهآکام هستند که از انتشار و تکثیر نور در فضاهای خالی برای انتقال داده و اطلاعات بین دو نقطه استفاده میآکنند. این فناوری زمانی استفاده میآشود که برقراری ارتباط فیزیکی بین دو نقطهآی مبدا و مقصد دریافتآکنندهآی اطلاعات مشکل و غیرممکن باشد. برای مثال در شهرهایی که راهآاندازی سیستمهای کابلآکشی فیبر نوری هزینهآی زیادی دربر خواهد داشت.
این فناوری همچنین در انتقال داده و اطلاعات بین فضاپیماها و ماهوارهآها به کار گرفته میآشود هرچند که در خارج از جو، سیگنالهای ارسالی دچار اندکی انحراف میآشوند.
علیرغم اینکه برقراری ارتباط اطلاعاتی در فواصل کوتاه و با حجم پایین اطلاعات توسط LEDها نیز مقدور است، این پیوندهای نوری، معمولاً از امواج اینفرارد لیزری استفاده میآکنند.
در نتیجه، فناوری FSO با استفاده از امواج فروسرخ، یک روش بسیار ارزان برای برقراری اتصالات اطلاعاتی در فضاهای شهری با کارکرد بیش از ۴ گیگابیت بر ثانیه استفاده میآشوند و حتی قیمت آنها با قیمت خریداری فیبر نوری به تنهایی برابر است!
امواج اینفرارد ، نور لازم برای ارتباطات فیبر نوری را فراهم میآکنند. این امواج، طول موجی با حداقل میزان انتشار ۱.۳۳ نانومتر و حداکثر میزان پراکنش نور ۱.۵۵ نانومتر دارند و در سیمهای سیلیسیومی بسیار استفاده میآشوند
اینفرارد برای مبادله اطلاعات بین کامپیوتر و گوشی همراه استفاده می شود. گوشیهایی که قابلیت اینفرارد را دارند، توسط این دستگاه که به کامپیوتر متصل می شود فایلهای صوتی و تصویری را دریافت می کنند. یکی از مزایای اینفرارد این است که به دلیل اینکه بدون سیم ( بین گوشی و اینفرارد) اطلاعات منتقل می شود سرعت انتقال بالا میرود. اینفرارد با کارت حافظه یک رابطه مستقیم دارد که هرچه ظرفیت کارت بیشتر باشد ، کارایی اینفرارد بالاتر میرود.
از بین 4 روش معمول انتقال اطلاعات بین موبایل و کامپیوتر ( پورت کامپیوتر، اینفرارد ، بلوتوس ، کارت ریدر) به صرفه ترین و مناسبترین و عمومی ترین روش انتقال، از طریق اینفرارد ( مادون قرمز ) می باشد. دستگاه اینفرارد بسیار ارزان می باشد و همچنین استفاده از آن بسیار ساده است در صورت خرید اینفرارد حتی با تعویض گوشی باز هم این دستگاه برای شما قابل استفاده می باشد.
اینفرارد را به پورت USB کامپیوتر متصل کنید و گوشی خود را مقابل چشم اینفرارد قرار دهید کامپیوتر به صورت خودکار گوشی شما را شناسایی می کند و خیلی راحت اطلاعات را به گوشی خود انتقال دهید.
دستگاه اینفرارد شما را قادر میسازد تا حداکثر به فاصله 20-30 سانتی متری با دستگاهی که دارای اینفرارد است ارتباط برقرار کند . ذکر این نکته ضروریست که تکنولوژی اینفرارد یک تکنولوژی Face to Face بوده ( روبروی هم ) و همانند کنترل های دستگاههای صوتی و تصویری که از فناوری اینفرارد بهره می برند عمل میکند . فاصله برد آن برای گوشی های موبایل حداکثر 30 سانتی متر است .
