紅外輻射及其應用

波長為0.74微米至2毫米的電磁輻射在物理學上稱為紅外線輻射或紅外線，縮寫為«IR»。它佔據了可見光輻射（起源於紅色區域）和短波射頻範圍之間的電磁頻譜部分。

雖然紅外輻射實際上不被人眼感知為光並且沒有任何特定顏色，但它仍然屬於光輻射並且在現代技術中被廣泛使用。

特徵性的紅外波加熱物體表面，這就是紅外輻射通常也稱為熱輻射的原因。整個紅外區域有條件地分為三個部分：

紅外輻射是在 1800 年代發現的。由英國天文學家 William Herschel 提出，後來在 1802 年由英國科學家 William Wollaston 獨立提出。

紅外光譜

以紅外線形式獲得的原子光譜是線性的；凝聚態光譜——連續的；分子光譜呈帶狀。結論是，對於紅外線，與電磁波譜的可見光和紫外區相比，物質的光學特性，如反射係數、透射係數、折射係數，有很大不同。

許多物質雖然可以傳輸可見光，但對部分紅外範圍內的波是不透明的。

例如，幾厘米厚的水層對長度超過 1 微米的紅外波是不透明的，在某些條件下可以用作熱保護過濾器。而鍺層或矽層不透過可見光，但能很好地透過一定波長的紅外線。遠紅外線很容易被黑紙透過，可以作為隔離它們的濾光片。

大多數金屬，如鋁、金、銀、銅等，反射波長較長的紅外輻射，例如在10微米的紅外波長下，金屬的反射率達到98%。非金屬性質的固體和液體僅反射部分紅外線範圍，具體取決於特定物質的化學成分。由於紅外線與各種介質相互作用的這些特徵，它們被成功地用於許多研究中。

紅外散射

太陽發出的穿過地球大氣層的紅外波被空氣分子和原子部分散射和衰減。大氣中的氧氣和氮氣會部分削弱紅外線並散射它們，但不會完全吸收它們，因為它們會吸收部分可見光譜的光線。

大氣中的水、二氧化碳和臭氧部分吸收紅外線，其中水吸收最多，因為它的紅外吸收光譜落在紅外光譜的整個區域，而二氧化碳的吸收光譜只落在中間區域.

靠近地球表面的大氣層傳輸的紅外輻射很少，因為煙霧、灰塵和水會進一步衰減它，將能量散射到它們的粒子上。粒子（煙霧、灰塵、水等）越小，更少的紅外散射和更多的可見波長散射。這種效果用於紅外攝影。

紅外輻射源

太陽光譜

對於生活在地球上的我們來說，太陽是一個非常強大的天然紅外輻射源，因為它一半的電磁波譜都在紅外線範圍內。白熾燈中，紅外光譜高達80%的輻射能量。

此外，紅外輻射的人工來源包括：電弧、氣體放電燈，當然還有加熱元件的家用加熱器。在科學中，為了獲得紅外波，使用了能斯特針、鎢絲以及高壓汞燈，甚至使用了特殊的紅外激光器（釹玻璃的波長為 1.06 微米，氦氖激光器的波長為 1.15 和 3.39微米，二氧化碳 — 10.6 微米）。

紅外接收器

紅外波接收器的工作原理是將入射輻射的能量轉換成其他形式的可用於測量和使用的能量。接收器吸收的紅外輻射加熱熱敏元件並記錄溫度升高。

光電 IR 接收器產生電壓和電流以響應其設計用於操作的 IR 光譜的特定窄部分，即 IR 光電接收器是選擇性的。對於範圍高達 1.2 μm 的 IR 波，使用特殊的照相乳劑進行照相配準。

紅外輻射在科學技術中有著廣泛的應用，尤其是解決實際研究問題。研究了剛好落入紅外區的分子和固體的吸收和發射光譜。

這種研究方法稱為紅外光譜，它可以通過執行定量和定性光譜分析來解決結構問題。遠紅外區域包含由原子子平面之間的躍遷引起的發射。借助紅外光譜，您可以研究原子電子殼層的結構。

更何況是攝影，同樣的物體先在可見光範圍內拍攝，再在紅外線範圍內拍攝時，看起來會有所不同，因為由於電磁波譜不同區域的透射、散射和反射的差異，一些元素和細節在不尋常的照片拍攝模式下，可能會完全丟失：在普通照片中，某些東西會丟失，而在紅外照片中，它會變得可見。

紅外輻射的工業和消費用途不可低估。工業上用於各種產品和物料的干燥和加熱。在房屋中，房屋被加熱。

電光換能器使用在電磁波譜的紅外區域敏感的光電陰極，讓您看到肉眼不可見的東西。

夜視設備可以讓您在黑暗中看到物體的紅外線照射，紅外雙筒望遠鏡 - 用於夜間觀察，紅外瞄準具 - 用於在完全黑暗中瞄準等。順便說一下，在紅外輻射的幫助下，你可以重現精確的米標準。

紅外波的高靈敏度接收器允許通過熱輻射確定各種物體的方向，例如，導彈制導系統工作時，它們還會產生自己的紅外輻射。

基於紅外線的測距儀和定位器可以在黑暗中觀察某些物體並高精度地測量到它們的距離。紅外激光器用於科學研究、大氣探測、空間通信等。