Cómo convertir la luz IR en luz visible

Tu pregunta no es muy específica. ¿Desea realizar imágenes infrarrojas (ver o tomar imágenes con infrarrojos)? ¿Desea convertir un rayo láser infrarrojo en un rayo visible? ¿O simplemente quiere “ver” un rayo láser infrarrojo para saber si está encendido o hacia dónde apunta? Además, como otros han señalado, “infrarrojo” cubre una amplia gama de longitudes de onda, generalmente divididas en infrarrojo “térmico” (alrededor de 10 micras, o más generalmente más de 5 micras), infrarrojo “medio” (2-5 micras) y ” IR cercano o de “onda corta” (0.7 – 2 micras).

Supongo que no está interesado en tomar una foto con una cámara IR y mostrarla en un monitor, ya que eso no convierte directamente la luz IR en luz visible.

Hay una forma directa de hacer imágenes infrarrojas: a longitudes de onda de IR cercano, de aproximadamente 0.7 a 0.9 micras, hay convertidores de “tubo de imagen” que funcionan convirtiendo fotones de IR cercano en electrones usando un fotocatodo, y luego acelerando el electrones (y a veces multiplicándolos) y dejándolos golpear una pantalla de fósforo. Así es como funcionan las gafas de visión nocturna. Desafortunadamente, los fotocátodos generalmente no funcionan para longitudes de onda más largas.

Para los rayos láser, otros han mencionado la generación del segundo armónico (duplicación de frecuencia), que funciona para algunas longitudes de onda del infrarrojo cercano (aproximadamente 0,8 a 1,4 micras). Sin embargo, la duplicación de frecuencia reduce a la mitad la longitud de onda, por lo que para longitudes de onda láser de más de 1,4 micras, incluso la frecuencia duplicada todavía está en el infrarrojo. Es posible (y de alguna manera más fácil) triplicar la frecuencia (tercera generación de armónicos) o cuadruplicar (4º armónico), aunque estos se usan con más frecuencia para generar luz ultravioleta a partir de luz de IR cercano (1,06 micras) que para convertir IR más largo longitudes de onda a visibles.

Otra forma de convertir los rayos láser es usar la “mezcla de 4 ondas” donde se combinan dos rayos láser diferentes para crear luz en la suma (y diferencia) de sus frecuencias. Esto le permite convertir la luz infrarroja en luz visible utilizando un láser separado para suministrar la energía necesaria para impulsar los fotones de IR a visible, y es más flexible (pero más complicado) que la generación de armónicos. (Para obtener más información sobre este tipo de métodos, busque “óptica no lineal”: hay muchas técnicas nuevas que utilizan cosas como puntos cuánticos que no requieren los cristales cuidadosamente alineados utilizados en el pasado)

Hay una clase de técnicas que utilizan materiales fluorescentes o fosforescentes que generan luz visible cuando son alcanzados por la luz infrarroja. Estos contienen moléculas que pueden almacenar la energía de un fotón (ya sea IR o visible) y luego, cuando aparece otro fotón IR, absorberlo y liberar la energía del fotón más la energía almacenada como un fotón de luz visible. Las personas que trabajan con láseres infrarrojos están familiarizadas con las tarjetas de “buscador de rayos” recubiertas con material fosforescente que se ilumina en rojo o verde cuando se golpea con luz IR.

Finalmente, aunque los ojos humanos tienen una sensibilidad muy reducida por debajo de alrededor de 0,65 micras, * responderán * débilmente a longitudes de onda más largas, hasta un poco más de 0,8 micras. Personalmente, he visto la salida de un conjunto de diodos láser de 30 vatios de 0,808 micras (808 nm) (¡proyectado en una pared, no brilla directamente en mi ojo!), Aunque * no * aconsejo a nadie que duplique este truco , ¡ya que requiere quitarse las gafas de seguridad láser que * deberían * permanecer encendidas!

Usa una cámara IR.

Alternativamente, viaja muy rápido hacia la fuente de luz, de modo que la luz IR Doppler cambia a longitudes de onda visibles.

OK, la segunda respuesta es una broma, pero no hay otra forma directa, la energía de los fotones IR es más baja que la energía de los fotones visibles, por lo que no puede convertir fácilmente IR a visible. Por lo general, necesita un dispositivo activo, que pueda detectar la luz IR y producir luz visible tras la detección: una cámara o un dispositivo similar.

No está claro si está pidiendo una solución práctica o si solo quiere entender la teoría.

Si realmente desea “ver” la radiación infrarroja, use una cámara termográfica, como se sugiere a continuación. Eso es exactamente para lo que fueron inventados.

Teóricamente, hay formas de cambiar la longitud de onda de la radiación electromagnética, como el cambio Doppler. Pero tal vez si haces una pregunta más precisa, podría darte una respuesta más precisa.

La forma más fácil sería emplear la segunda generación armónica mediante el uso de un cristal SHG como BBO ([math] \ beta [/ math] -Barium Borate) que está fácilmente disponible en cualquier laboratorio de investigación de óptica no lineal. El cristal SHG para una luz IR de 800 nm convierte la radiación IR en luz visible de longitud de onda de 400 nm (la frecuencia se duplica).

Aquí está el enlace a una fuente que puede consultar si está interesado en los detalles:
Enciclopedia de física y tecnología láser

La radiación infrarroja varía en longitud de onda desde 1 milímetro hasta el extremo rojo nominal del espectro visible a 700 nanómetros. Algunas personas pueden ver algunas de estas longitudes de onda, pero, en general, para convertir el infrarrojo en visible, necesitará:

  1. Use un detector que no sea su ojo: una cámara infrarroja; o
  2. Doppler Cambia la radiación a longitudes de onda visibles.

Una cámara infrarroja en realidad absorbe la radiación y la retrata en algún tipo de monitor. Este es un tipo de “conversión”.

Doppler Shift está cambiando la frecuencia de la radiación como la ve el observador (usted) para que ya no sea realmente infrarroja, pero para hacerlo deberá viajar a una fracción significativa de la velocidad de la luz hacia la radiación. El factor requerido es entre, digamos 2 y mil. Es decir

[matemáticas] 2 <\ sqrt {\ frac {1+ \ beta} {1- \ beta}} <1,000 [/ matemáticas]

donde [math] \ beta [/ math] es tu velocidad como una fracción de la de la luz.

[matemática] \ Rightarrow \ frac35 <\ beta <99.9998% [/ matemática]

Su velocidad debería ser al menos [matemática] 180,000,000m / s [/ matemática]. Incluso entonces, el rango de radiación infrarroja entre la longitud de onda más larga y más corta es un factor de más de mil, mientras que su rango visual es un factor de solo dos, por lo que nunca verá todo el espectro infrarrojo sin importar a qué velocidad esté viajando.

¡Parece que la opción (1), la cámara infrarroja, es más efectiva y más práctica!

Tengo un camino que no es muy complicado. Obtienes un brillo en el material oscuro y lo pones bajo luz brillante hasta que se carga. Luego lo golpeas con una fuente de luz IR. Yo uso mi linterna de 940 nm. Cuando el IR golpea el material, lo hace brillar más (también se atenúa más rápido, así es como noté el efecto por primera vez). No es realmente “convertir”, pero puede mostrar cuán enfocado está el haz, lo que puede ser útil.

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