红外线的发现及应用

一、红外线的发现

红外光也叫红外线，它是一位英国科学家发现的。1800年，赫胥尔在研究太阳光时，让光通过棱镜分解为彩色光带，他用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。试验中，他偶然发现一个奇怪的现象：放在光带红光外的一支温度计，比室内其他温度的指示数值高。经过反复试验，这个所谓热量zui多的高温区，总是位于光带zui边缘处红光的外面。于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“”，这种人的肉眼看不见的“”位于红色光外侧，叫做红外线。（不过，要说明的是，事实上太阳发出的能量以波长580nm的绿光zui强。）

二、红外线的基本特性

红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质。红外线的波长在0.76～100μm之间，位于无线电波与可见光之间。通常红外线按波长可进行简单分类，比如近红外、短波红外、中波红外、热红外、远红外等，物理学告诉我们，任何物体在常规环境下都会由于自身分子原子运动不停地辐射出红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈些温度在零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。物体的温度越高，辐射出的红外线越多。物体在辐射红外线的同时，也在吸收红外线，物体吸收了红外线后自身温度就升高。红外线其实是无处不在的。光辉的太阳、燃烧的蜡烛、炽热的火炉固然会发出我们肉眼看不到的红外线；任何物体，只要它的温度比零下273度高，就无一例外地发射出红外线。所以，房间里的桌椅、睡床有红外线、我们自己的身体也发出红外线，即使冰天雪地，照样有红外线!

三、红外的应用

如前所述，红外线的主要特性之一是热作用强。因此人们利用红外线来加热物品。家庭用红外烤箱烤食品，浴室暖灯用红外线来取暖，医疗上利用红外线来理疗。根据前面的理论介绍，我们不难设想，如果我们能过“看”到红外线，那么我们会看到一个光亮的世界，每一个物体都在发光。不过，如果某个物体温度比环境的温度高，它可能会更亮一些。因此人们想到了在夜间没有可见光光源的情况下，可以采用红外线成像，并采用特殊的手段使红外图像变成人眼可以看到的可见光图像，就是夜视仪。夜视仪在军事上有重要的应用。

事实上，红外技术zui初的大发展，正是起源于*和第二次世界大战期间夜战的需要。早在二次大战的后期，在美军登陆进攻日本冲绳岛的战争中，红外夜视仪初露锋芒，把鬼鬼祟祟偷袭的日本兵看得真真切切，打得落花流水。“响尾蛇”也是红外线在军事上的典型应用。另外，通过测量物体的红外辐射的强度或者测量物体辐射出的各种波长红外光的比例，可以判断物体的温度。根据这个原理研制出了工业用的红外测温仪。由于红外光能从大气中传播，因此红外测温仪可以非接触地测量物体的温度。现代很多防盗器、自动灯、自动水、自动干手机等等，其实大多是探测到人体红外辐射后而执行动作的。


由于红外线穿透云雾的能力比较强，利用灵敏的红外传感器可以在很远的距离以外探测物体发出的红外线，再经仪器的处理，可以显示出被测物体的形状和特征，这叫做红外遥感。利用卫星进行红外遥感，可以实施对地球勘测，寻找水源、监视森林火灾、估测大面积农作物的长势和收成，天气预报、预报风暴、寒潮和沙尘暴，甚至预报地震等。总之，我们坚信，虽然红外技术zui初的发展得益于战争的需要，但是一种拓宽人们感知世界能力的技术，势必将为人类做出更多的贡献。