Premessa: cos'è l'infrarosso, dove si trova e a cosa serve

     Prima di addentrarsi nella descrizione della fotografia ad infrarossi, però, è necessaria un premessa sulla natura e la classificazione delle onde elettromagnetiche, in particolare della ristretta banda a cui l'occhio umano⁽³⁾ è sensibile, chiamata appunto "spettro visibile".

⁽³⁾  l'occhio... umano, appunto: la definizione di spettro visibile è relativa ai nostri occhi, che però non sono gli unici in natura: vi sono infatti animali in grado di vedere anche una parte di infrarosso (ad esempio i topi) o di ultravioletto (uccelli, insetti, felini...), per non parlare dei serpenti, che "vedono" il calore come una termocamera, o addirittura balene e piccioni che "sentono" il campo magnetico (ma non con gli occhi!)

Frequenze elettromagnetiche e spettro visibile

     Onde radio, onde radar, raggi infrarossi, luce visibile, ultravioletti, raggi X e raggi gamma sono tutte manifestazioni di un unico fenomeno fisico: le onde elettromagnetiche, predette teoricamente dalle celebri equazioni del fisico scozzese Maxwell nella seconda metà dell'800, e poi confermate sperimentalmente pochi anni dopo da un altro fisico, il tedesco Hertz. Quello che le caratterizza e le distingue è invece la loro diversa frequenza⁽⁴⁾ f o la lunghezza d'onda λ, legata inversamente alla prima dalla nota equazione:

λ = c / f    

dove:

c    è la velocità della luce, una costante pari a circa 300.000 Km/sec)

f    è frequenza, espressa in Hertz (Hz) o i suoi multipli (kHz, MHz, GHz...) 

λ    è la lunghezza d'onda, espressa in metri o i suoi sotto-multipli (mm, μm, nm...)

⁽⁴⁾ È da notare che ad una frequenza maggiore è associata una maggiore energia: in pratica, tutte le radiazioni oltre il visibile sono potenzialmente pericolose per la salute, in quanto hanno capacità ionizzanti

Diagramma dello spettro visibile, piccola parte delle radiazioni elettromagnetiche

(qui lo spettro appare "rovesciato", essendo stato disegnato in funzione della lunghezza d'onda, anziché della frequenza) 

     Di questo vastissimo spettro di frequenze (si va dai pochi Hz delle onde radio ultracorte, fino ai 10¹⁸ Hz ed oltre dei raggi gamma), la parte visibile occupa solamente una minuscola "fettina", che va da lunghezze d'onda di 740 nm (percepite dall'occhio umano come "colore rosso") fino a 380 nm (il colore che chiamiamo "violetto"), secondo la tabella qui sotto, che però dà un'indicazione teorica. Nella realtà, invece, i colori si succedono e si fondono uno nell'altro, con continuità.

L'infrarosso: natura, estensione e caratteristiche
 

     L'esistenza dell'infrarosso fu scoperta nell'anno 1800 dal fisico anglo-tedesco William Herschel, che si accorse che un termometro, posto nella parte oltre il rosso di una sorgente luminosa scomposta da un prisma, continuava a scaldarsi, rivelando che anche in quella zona c'era "qualcosa", nonostante non fosse visibile.

   Quello che chiamiamo infrarosso è in realtà una grande porzione dello spettro elettromagnetico, che va da una frequenza di circa 300 GHz (pari ad una lunghezza d'onda di 1 mm, fine del campo delle microonde) fino ad una di circa 428 THz (lunghezza d'onda di 700 nm, dove diventa luce visibile), intorno ad un milione di volte più alta del limite inferiore! Ovviamente, di fronte a così grandi differenze, si intuisce subito che le caratteristiche di questa banda variano molto a seconda della zona considerata.
 

     Purtroppo non esiste un'unica suddivisione standardizzata di queste radiazioni: ce ne sono almeno tre: tecnica, astronomica ed ingegneristica. Limitandosi alla prima (lo standard DIN/CIE), esistono le tre "sottobande" della tabella a fianco.
 

     L'infrarosso "fotografico" di mio interesse è solo una piccola parte della banda IR-A, quella superiore. Per rivelare le frequenze inferiori è necessaria una termocamera, il cui utilizzo è puramente scientifico, tecnico o militare, e comunque non "artistico"; inoltre, i sensori impiegati sono di un tipo totalmente differente da quelli fotografici e puntano a rivelare e misurare la temperatura di soggetti che emanano radiazioni infrarosse.

Impieghi pratici degli infrarossi

    Pur non essendo visibili, gli infrarossi sono stati sfruttati tecnologicamente per vari scopi. Partendo dalle frequenze maggiori e scendendo verso le microonde possiamo citarne i principali:

• Trasmettere - il principale impiego degli infrarossi è nel campo delle telecomunicazioni: le fibre ottiche trasportano infatti segnali "luminosi" nella banda dell'infrarosso, sfruttando la bassissima attenuazione che i materiali di cui sono costituite presentano a queste frequenze. Impieghi minori sono i telecomandi (che utilizzano un LED all'infrarosso), ed i sistemi di comunicazione senza fili IrDA (Infrared Data Association), molto usati anni fa fra computer e periferiche, ma oramai obsoleti perché piuttosto lenti
  
  
• Vedere al buio - altro impiego sono i sistemi di visione notturna (telecamere IR), nati per scopi militari ma poi utilizzati anche per la sorveglianza di aree ed edifici civili e nell'osservazione naturalistica.
  
  
• Agire di nascosto - è possibile tramite le fotocellule all'infrarosso, "interruttori" elettronici che permettono di attivare un dispositivo (un allarme, una telecamera di sorveglianza, una fotocamera nascosta...) se il fascio invisibile che emettono viene interrotto dal passaggio di qualcosa (certe spettacolari fotografie naturalistiche, con gli animali selvatici del tutto ignari di essere ripresi da pochi centimetri di distanza durante le loro attività quotidiane, sono proprio dovute all'attivazione di "trappole ad infrarossi" predisposte in precedenza dal fotografo)
  
  
• Misurare le temperature - mediante le termocamere si può rilevare a distanza la temperatura di oggetti (anche incandescenti, come i forni di fusione industriali), edifici, animali e persone, ad esempio per scoprire perdite di isolamento, animali notturni o... intrusi
  
  
• Riscaldare - infine, in fondo al campo delle frequenze IR, nella banda chiamata FIR (Far InfraRed, "infrarosso lontano") che con lunghezze d'onda dell'ordine dei μm si trova dalla parte opposta all'infrarosso fotografico "quasi visibile", esistono le stufe ad infrarossi, sostanzialmente generatori che producono onde termiche allo scopo di provvedere al riscaldamento di un ambiente
  
  

Finita l'indispensabile premessa teorica, si può finalmente passare al vero contenuto di questa lunga scheda.