Gelombang Inframerah

Gelombang inframerah atau cahaya inframerah adalah bagian dari spektrum elektromagnetik. Setiap hari kita sering menjumpai gelombang inframerah, namun tidak bisa melihatnya hanya menggunakan mata telanjang, meskipun bisa mendeteksinya sebagai panas.

Untuk mengoperasikan televisi, remote control memanfaatkan gelombang cahaya tepat di luar spektrum cahaya kasat mata, yaitu gelombang cahaya inframerah. Wilayah spektrum ini dibagi menjadi inframerah-dekat, menengah dan jauh. Wilayah spektrum antara 8-15 mikron (μm) disebut inframerah termal oleh para ilmuwan sains planet Bumi, karena panjang gelombang ini sangat ideal untuk mempelajari energi panas yang terpancar dari planet kita.

KIRI: Remote control televisi memanfaatkan energi inframerah pada panjang gelombang sekitar 940 nanometer. Meskipun tidak dapat “melihat” cahaya yang dipancarkan dari jarak jauh, beberapa kamera digital dan ponsel peka terhadap panjang gelombang radiasi ini. Coba buktikan!
KANAN: Lampu panas inframerah memancarkan dua energi sekaligus, energi kasat mata dan inframerah dengan panjang gelombang antara 500-3000nm. Sering digunakan untuk memanaskan kamar mandi atau menjaga makanan tetap hangat, lampu panas inframerah juga dimanfaatkan untuk menjaga hewan-hewan kecil dan reptil agar tetap hangat atau untuk menjaga telur agar tetap hangat.

Penemuan Inframerah

Pada tahun 1800, William Herschel melakukan eksperimen untuk mengukur perbedaan suhu antara warna dalam spektrum cahaya kasat mata. Herschel menempatkan termometer di dalam setiap warna spektrum cahaya kasat mata. Hasil eksperimen menunjukkan peningkatan suhu dari warna biru menjadi merah. Saat mengamati pengukuran suhu yang lebih hangat di luar ujung merah dari spektrum cahaya kasat mata, Herschel telah menemukan cahaya inframerah!

Kredit: Troy Benesch

Pencitraan Termal

Kita juga dapat merasakan beberapa energi inframerah dalam wujud panas. Beberapa objek sangat panas sehingga memancarkan cahaya kasat mata, seperti halnya api. Objek lain, seperti manusia dan hewan, tidak terlalu panas dan hanya memancarkan gelombang inframerah. Mata kita tidak dapat melihat gelombang inframerah ini tetapi instrumen yang didesain secara khusus dapat mendeteksinya, seperti night-vision goggles atau kamera inframerah, membantu kita untuk “melihat” gelombang inframerah yang dipancarkan oleh manusia dan hewan.

Satuan suhu yang digunakan pada gambar adalah derajat Fahrenheit.
Kredit: NASA/JPL-Caltech

Astronomi Inframerah

Banyak objek di alam semesta yang terlalu redup dan dingin untuk dideteksi dalam panjang gelombang cahaya kasat mata dan hanya bisa dideteksi dalam panjang gelombang inframerah. Para ilmuwan mulai mengungkap misteri objek-objek dingin di seluruh kosmos, seperti planet, bintang redup, nebula, dll, dengan mempelajari gelombang inframerah yang dipancarkan.

Pesawat antariksa Cassini mengabadikan gambar aurora Saturnus di bawah ini menggunakan gelombang inframerah. Aurora ditampilkan dalam warna biru dan awan yang berada di bawahnya ditampilkan dalam warna merah. Aurora ini unik karena menutupi seluruh kutub, sementara aurora di sekitar Bumi dan Jupiter biasanya dibatasi oleh medan magnet, sehingga hanya membentuk struktur menyerupai cincin yang mengelilingi kutub magnet. Sifat aurora Saturnus yang berlangsung dalam skala besar dan bervariasi mengindikasikan partikel bermuatan (elektrik) yang mengalir dari Matahari terpengaruh oleh beberapa aktivitas magnetis di atas Saturnus.

Menembus Debu

Panjang gelombang inframerah lebih panjang daripada cahaya kasat mata dan dapat menembus daerah-daerah padat yang tertutup gas dan debu di ruang angkasa. Inframerah tidak terlalu dipengaruhi penghamburan dan penyerapan cahaya. Oleh karena itu, energi inframerah dapat mengungkap berbagai objek yang tidak bisa diamati dalam panjang gelombang cahaya kasat mata menggunakan teleskop optik. Teleskop Antariksa James Webb (JWST) yang akan segera diluncurkan, dilengkapi tiga instrumen inframerah canggih untuk membantu mempelajari asal usul alam semesta, pembentukan galaksi, bintang dan planet.

Ketika mengamati rasi bintang Orion, kita hanya menatapnya dalam cahaya kasat mata. Tetapi teleskop antariksa besutan NASA mampu mengungkap sekitar 2.300 cakram protoplanet di nebula Orion dengan mendeteksi cahaya inframerah dari debu hangat. Setiap cakram berpotensi membentuk planet dan tata suryanya sendiri.
Kredit: Thomas Megeath (Universitas Toledo) dkk., JPL, Caltech, NASA

Pilar gas dan debu di Nebula Carina diterangi oleh cahaya dari bintang-bintang masif yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini dalam panjang gelombang cahaya kasat mata oleh Teleskop Antariksa Hubble. Radiasi intens dan aliran cepat partikel bermuatan dari bintang-bintang masif memicu pembentukan bintang-bintang baru di dalam pilar.

Sebagian besar bintang yang terbentuk di Nebula Carina tidak bisa diamati dalam gambar cahaya kasat mata (kiri) karena tertutup awan molekuler gas. Namun ketika pilar diamati dalam panjang gelombang cahaya inframerah yang mampu menembus pilar, terungkap bintang-bintang “bayi” yang bersembunyi di belakang kolom gas dan debu.

Kredit: NASA, ESA, dan Tim ERO SM4 Hubble

Memantau Bumi

Bagi para astrofisikawan yang mempelajari alam semesta, objek kosmik yang memancarkan sumber inframerah seperti planet relatif lebih dingin dibandingkan energi yang dipancarkan oleh bintang. Para ilmuwan mempelajari planet Bumi menggunakan inframerah sebagai emisi termal (atau panas) dari planet kita. Ketika radiasi Matahari menerpa Bumi, sebagian energi diserap oleh atmosfer dan permukaan sehingga menghangatkan planet.

Panas dipancarkan dari Bumi dalam wujud radiasi inframerah. Satelit pemantau yang ditempatkan di luar atmosfer Bumi mampu merasakan pancaran radiasi inframerah dan memanfaatkannya untuk mempelajari perubahan suhu permukaan tanah dan lautan.

Memang ada sumber-sumber panas lain di permukaan Bumi, seperti aliran lava dan kebakaran hutan. Instrumen Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) yang terpasang di satelit Aqua dan Terra menggunakan data inframerah untuk memantau sumber asap dan mengetahui lokasi kebakaran hutan. Informasi berharga ini kerap membantu upaya pemadaman saat pesawat pengintai tidak dapat terbang melalui asap tebal. Data inframerah juga memungkinkan para ilmuwan untuk membedakan antara nyala api dan bara api.

Kredit: Jeff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team

Citra bola dunia berikut adalah gambar inframerah Bumi yang diambil oleh satelit GOES 6 pada tahun 1986. Para ilmuwan menggunakan suhu untuk membedakan awan yang berasal dari daratan dan laut. Berdasarkan perbedaan suhu, para ilmuwan memberikan 256 warna untuk menghasilkan tampilan yang lebih realistis.

Kredit: Pusat Sains dan Teknik Antariksa, Universitas Wisconsin-Madison, Richard Kohrs, desainer

Mengapa inframerah digunakan untuk menggambar Bumi? Meskipun lebih mudah membedakan antara awan dengan daratan dalam rentang cahaya kasat mata, detail kandungan awan hanya bisa diungkap dalam cahaya inframerah. Misalnya, awan yang lebih gelap, suhunya lebih hangat, sedangkan awan yang lebih terang, suhunya lebih dingin. Di sebelah tenggara Galapagos, tepatnya di sebelah barat pantai Amerika Selatan, ada sebuah wilayah di mana banyak formasi awan yang terlhat lebih jelas. Elevasi awan yang lebih hangat lebih rendah, karena dihangatkan oleh lautan.

Seekor kucing yang diamati dalam panjang gelombang inframerah, menunjukkan ada banyak objek yang juga dapat memancarkan cahaya inframerah. Tetapi ada pula objek yang memantulkan cahaya inframerah, khususnya cahaya inframerah-dekat. Pelajari lebih lanjut di artikel Refleksi Inframerah-Dekat.

Ditulis oleh: Staf science.nasa.gov

Sumber: Infrared Waves

Rangkaian Artikel Spektrum Elektromagnetik

1. Pengenalan Spektrum Elektromagnetik

2. Anatomi Gelombang Elektromagnetik

3. Sifat Gelombang

4. Visualisasi: Dari Energi ke Gambar

5. Gelombang Radio

6. Gelombang Mikro

7. Gelombang Inframerah

8. Refleksi Inframerah-Dekat

9. Cahaya Kasat Mata

10. Gelombang Ultraviolet

11. Sinar-X

12. Sinar Gamma

13. Budget Radiasi Bumi

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa