红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由德国科学家霍胥尔于1800年发现,又称为红外热辐射,太阳光谱上红外线的波长大于可见光线,波长为0.75~1000μm。
红外线可分为三部分,即近红外线,波长为0.75~1.50μm之间;中红外线,波长为1.50~6.0μm之间;远红外线,波长为6.0~l000μm 之间。
真正的红外线夜视仪是光电倍增管成像,与望远镜原理全完不同,白天不能使用,价格昂贵且需电源才能工作。
【红外线的物理性质】
在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线,红外线是不可见光线。所有高于绝对零度(-273℃)的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类:近红外线与远红外线。
近红外线或称短波红外线,波长0.76~1.5微米,穿入人体组织较深,约5~10毫米;远红外线或称长波红外线,波长1.5~400微米,多被表层皮肤吸收,穿透组织深度小于2毫米。
红外线的发现
早在1672年人们就发现了太阳光(俗称白光)是由各种颜色的光复合而成,随后牛顿做出了单色光在性质上比白光更简单的著名结论。无论是当时还是现在,我们都可以利用分光棱镜把太阳光分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等单色光,这也是很多光电试验中合成白光的原理。
1800年英国物理学家赫胥尔从热的观点来研究各单色光时发现了红外线,并且把光谱中看得见的那部分波称为“光”(可见光),而人眼看不到的波则称为“线”,并习惯地命名为红外线。显然这样来对红外线进行定义是不科学的,尔后科学家的研究表明,红外线这种电磁波在实际应用中可划分为以下三个波段:近红外:波长为0.77~3.0μm、中红外:波长为3.0~30μm、远红外:波长为30~1000μm。通常情况下的红外线摄影可以感应的红外线波长范围为770~1000nm。
红外线成像设备的特殊之处就是能探测这种物体表面所辐射的不为人眼所见的红外线,它所反映的是物体表面的红外辐射场,即温度场,帮助我们看到肉眼观察不到的事物,从另一种角度来观察我们所熟悉的事物。
红外线成像的原理和黑体的红外辐射规律所谓黑体,简单地讲就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体,也就是说完全吸收。作为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射辐射都有一定的反射(吸收率不等于1),所以黑体只是人们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基本规律是红外线研究及应用的基础,它揭示了黑体发射的红外热辐射随温度及波长变化的定量关系,同样,这也是我们研究红外成像的基本出发点。
黑体定律分别由以下三个基本定律构成:
(1)辐射的光谱分布规律——普朗克辐射定律;
(2)辐射功率随温度的变化规律——斯蒂芬-玻耳兹曼定律;
(3)辐射的空间分布规律——朗伯余弦定律。
以上三个定律共同阐述了凡是温度高于开氏零度(绝对零度)的物体都会自发地向外发射红外热辐射,而且黑体
