赤外線（IR）、または赤外線は、人間の目には見えないが熱として感じることができる放射エネルギーの一種です。宇宙のすべての物体はある程度のIR放射を放出しますが、最も明白な2つの発生源は太陽と火です。
IRは一種の電磁放射であり、原子がエネルギーを吸収して放出するときに生成される周波数の連続体です。電磁放射には、最高周波数から最低周波数まで、ガンマ線、X線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波、電波が含まれます。これらのタイプの放射が一緒になって電磁スペクトルを構成します。
NASAによれば、イギリスの天文学者ウィリアムハーシェルは1800年に赤外線を発見しました。可視スペクトルの色間の温度差を測定する実験では、可視スペクトルの各色の光路に温度計を配置しました。彼は青から赤への温度の上昇を観察しました、そして彼は可視スペクトルの赤の端を少し超えてさらに暖かい温度測定を見つけました。
電磁スペクトル内では、赤外線はマイクロ波の周波数より高く、赤色の可視光の周波数のすぐ下の周波数で発生するため、「赤外線」と呼ばれます。カリフォルニア工科大学（Caltech）によると、赤外線の波は可視光線の波よりも長くなっています。 NASAによれば、IR周波数の範囲は約3ギガヘルツ（GHz）から約400テラヘルツ（THz）であり、波長は1,000マイクロメートル（µm）から760ナノメートル（2.9921インチ）の範囲であると推定されていますが、これらの値は決定的なものではありません。
紫（最も短い可視光波長）から赤（最も長い波長）までの範囲の可視光スペクトルと同様に、赤外線には独自の波長範囲があります。電磁スペクトルの可視光に近い短い「近赤外線」波は、検出可能な熱を放出せず、チャンネルを変更するためにテレビのリモコンから放出されるものです。 NASAによると、電磁波スペクトルのマイクロ波セクションに近い、より長い「遠赤外線」波は、太陽光や火からの熱などの強い熱として感じることができます。
IR放射は、熱が1つの場所から別の場所に移動する3つの方法のうちの1つで、他の2つは対流と伝導です。ケルビン温度が約5度（華氏450度マイナスまたは摂氏マイナス268度）を超えるものはすべて、赤外線を放射します。テネシー大学によると、太陽はその全エネルギーの半分をIRとして放出し、星の可視光の多くは吸収され、IRとして再放出されます。
家庭用
ヒートランプやトースターなどの家電製品は、赤外線を使用して熱を伝達します。また、材料の乾燥や硬化に使用される工業用ヒーターも同様です。環境保護庁によると、白熱電球は電気エネルギー入力の約10％のみを可視光エネルギーに変換し、残りの90％は赤外線に変換されます。
赤外線レーザーは、数百メートルまたはヤードの距離にわたるポイントツーポイント通信に使用できます。 How Stuff Worksによると、赤外線に依存するテレビのリモコンは、発光ダイオード（LED）からテレビのIRレシーバーにIRエネルギーのパルスを発射します。受信機は、光パルスを電気信号に変換し、プログラムされたコマンドを実行するようにマイクロプロセッサに指示します。
赤外線センシング
IRスペクトルの最も有用なアプリケーションの1つは、検知と検出です。地球上のすべてのオブジェクトは、熱の形でIR放射を放出します。これは、暗視ゴーグルや赤外線カメラで使用されているような電子センサーで検出できます。
カリフォルニア大学バークレー校（UCB）によると、そのようなセンサーの簡単な例は、温度に敏感な抵抗器を備えた望遠鏡、または焦点にサーミスタを備えたボロメータです。暖かい体がこの機器の視野に入った場合、熱がサーミスタの両端の電圧に検出可能な変化を引き起こします。
暗視カメラはボロメータのより洗練されたバージョンを使用します。これらのカメラには、通常、IR光に敏感な電荷結合素子（CCD）イメージングチップが含まれています。次に、CCDによって形成された画像を可視光で再現できます。これらのシステムは、ハンドヘルドデバイスまたはウェアラブルナイトビジョンゴーグルで使用するのに十分なほど小さくすることができます。カメラは、照準用にIRレーザーを追加するかどうかに関係なく、照準器にも使用できます。
赤外線分光法は、特定の波長の物質からのIR放射を測定します。物質のIRスペクトルは、光子（光の粒子）が軌道間またはエネルギーレベルで電子が遷移するときに分子内の電子によって吸収または放出されるときに、特徴的なディップおよびピークを示します。この分光情報は、物質の特定と化学反応の監視に使用できます。
ミズーリ州立大学の物理学教授であるRobert Mayanovicによれば、フーリエ変換赤外（FTIR）分光法などの赤外線分光法は、多くの科学的アプリケーションに非常に役立ちます。これらには、分子系やグラフェンなどの2D材料の研究が含まれます。
赤外線天文学
Caltechは、赤外線天文学を「宇宙の物体から放出される赤外線（熱エネルギー）の検出と研究」と説明しています。 IR CCDイメージングシステムの進歩により、宇宙におけるIR光源の分布の詳細な観察が可能になり、星雲、銀河、および宇宙の大規模構造の複雑な構造が明らかになりました。
IR観測の利点の1つは、可視光を放出するには温度が低すぎるオブジェクトを検出できることです。これにより、彗星、小惑星、銀河全体に蔓延していると思われるかすかな星間塵雲など、これまで未知であった物体の発見につながりました。
ミズーリ州立大学のロバートパターソン教授は、IR天文学は、ガスの冷たい分子を観察したり、星間物質中のダスト粒子の化学組成を決定したりするのに特に役立ちます。これらの観察は、IR光子に敏感な特殊なCCD検出器を使用して行われます。
NASAによれば、IR放射のもう1つの利点は、波長が長いということは、可視光ほど散乱しないことです。可視光はガスや塵の粒子によって吸収または反射されますが、より長いIR波は単にこれらの小さな障害物を迂回します。この特性により、IRは、ガスやほこりによって光が遮られているオブジェクトの観察に使用できます。そのようなオブジェクトには、星雲または地球の銀河の中心に埋め込まれた新しく形成される星が含まれます。
この記事は、2019年2月27日にLive Scienceの寄稿者Traci Pedersenによって更新されました。
