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紅外光 – 紅外輻射

紅外光，也稱為紅外輻射或紅外波，是一種波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)但比微波短的電磁輻射。它對(duì)人眼是看不見(jiàn)的，但可以感覺(jué)到熱量。紅外輻射在各種自然過(guò)程和技術(shù)應(yīng)用中至關(guān)重要，從熱成像和遙感到天文學(xué)和光纖通信。

關(guān)鍵要點(diǎn)：紅外線

定義：紅外輻射是電磁輻射的一種形式，其波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)，但比微波短。

波長(zhǎng)范圍：約 700 納米 （nm） 至 1 毫米 （mm）。

電磁頻譜上的位置：可見(jiàn)光和微波輻射之間。

重要性：紅外輻射在熱過(guò)程、遙感、夜視、光纖、天文學(xué)和各種工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

紅外輻射定義

紅外輻射是電磁波譜的一部分，波長(zhǎng)范圍約為 700 納米 （nm） 至 1 毫米 （mm），對(duì)應(yīng)于約 430 THz （太赫茲） 至 300 GHz （千兆赫茲） 的頻率。它通常與熱輻射有關(guān)，因?yàn)樘幱诘湫偷厍驕囟鹊奈矬w在紅外范圍內(nèi)釋放大部分熱量。

紅外波長(zhǎng)和頻率范圍

實(shí)際上有幾種方法可以將光譜的紅外區(qū)域分解成部分，但它通常根據(jù)波長(zhǎng)分為不同的區(qū)域：

近紅外 （NIR）：接近可見(jiàn)光，用于光纖通信、夜視和光譜學(xué)。

短波長(zhǎng)紅外 （SWIR）：用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和工業(yè)檢查。

中波長(zhǎng)紅外 （MWIR）：通常與熱成像和熱檢測(cè)相關(guān)。

長(zhǎng)波長(zhǎng)紅外 （LWIR）：用于熱像儀和氣象學(xué)。

遠(yuǎn)紅外線 （FIR）：接近微波輻射，可用于天文觀測(cè)和材料研究。

紅外輻射與熱量

雖然紅外輻射通常與熱量有關(guān)，但兩者并不相同。熱量是熱能的傳遞，通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射發(fā)生。紅外輻射是一種傳熱方式。物體根據(jù)其溫度發(fā)射紅外輻射，但并非所有紅外輻射都對(duì)應(yīng)于熱能（例如，基于激光的紅外通信系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生顯著的熱量）。

紅外輻射的日常例子

紅外輻射在日常生活中發(fā)揮著多種作用，包括：

陽(yáng)光溫暖你的皮膚： 太陽(yáng)發(fā)出紅外輻射，我們感覺(jué)它是熱量。

遙控器：使用紅外光向電視和其他電子設(shè)備發(fā)送信號(hào)。

紅外熱像儀：在黑暗中檢測(cè)熱信號(hào)，用于軍事、安全和野生動(dòng)物跟蹤。

紅外線加熱器：用于空間供暖和工業(yè)過(guò)程。

食物加熱燈：通過(guò)發(fā)射紅外線輻射來(lái)保持食物熱度。

自動(dòng)門：有些使用紅外傳感器來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)并打開(kāi)。

夜視設(shè)備：紅外傳感器可在弱光環(huán)境中保持可見(jiàn)度。

紅外輻射的重要性和應(yīng)用

紅外輻射在不同領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，包括：

1. 熱成像和夜視

用于軍事、執(zhí)法和醫(yī)療診斷。

檢測(cè)物體和生物體的熱信號(hào)。

2. 遙感與環(huán)境監(jiān)測(cè)

衛(wèi)星使用紅外傳感器來(lái)跟蹤天氣模式、森林火災(zāi)和海洋溫度。

紅外光譜有助于分析大氣氣體。

3. 天文學(xué)

紅外望遠(yuǎn)鏡探測(cè)被塵埃遮擋的天體，例如形成恒星和遙遠(yuǎn)的星系。

美國(guó)宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡專門從事紅外觀測(cè)。

4. 光纖通信

紅外光通過(guò)光纖電纜傳輸數(shù)據(jù)，信號(hào)損失最小。

5. 工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用

紅外線加熱用于干燥、固化和材料加工。

紅外熱成像用于醫(yī)學(xué)成像，以檢測(cè)炎癥或異常組織溫度。

6. 消費(fèi)電子產(chǎn)品

遙控器使用紅外光向電視和其他設(shè)備發(fā)送信號(hào)。

一些智能手機(jī)和相機(jī)包括用于生物識(shí)別的紅外傳感器。

紅外輻射發(fā)現(xiàn)與研究的歷史

1800 年：威廉·赫歇爾爵士發(fā)現(xiàn)了紅外輻射，他使用棱鏡分離陽(yáng)光，并發(fā)現(xiàn)了光譜紅端之外產(chǎn)生熱量的不可見(jiàn)輻射形式。

19 世紀(jì)：約翰·廷德?tīng)?（John Tyndall） 和塞繆爾·蘭利 （Samuel P. Langley） 等科學(xué)家研究了紅外輻射，導(dǎo)致了紅外探測(cè)器的發(fā)展。

20 世紀(jì)：量子力學(xué)的進(jìn)步使人們更好地了解紅外輻射與分子的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)了紅外光譜學(xué)。

21世紀(jì)：紅外望遠(yuǎn)鏡、傳感器和先進(jìn)成像系統(tǒng)的發(fā)展擴(kuò)大了我們研究宇宙和改進(jìn)技術(shù)的能力。

關(guān)于紅外光的常見(jiàn)問(wèn)題解答和常見(jiàn)誤解

常見(jiàn)問(wèn)題

人類能看到紅外光嗎？

不，但紅外攝像頭和夜視設(shè)備可以檢測(cè)到它。

動(dòng)物能看到紅外光嗎？

有些人會(huì)！蝮蛇、蟒蛇和一些昆蟲檢測(cè)紅外輻射以進(jìn)行shoulie或?qū)Ш健Ｅc大多數(shù)其他魚類不同，金魚看到紅外線。

所有的紅外輻射都感覺(jué)像熱一樣嗎？

不，雖然大多數(shù)熱輻射是紅外線的，但有些紅外線輻射不會(huì)產(chǎn)生明顯的熱量。

所有物體都會(huì)發(fā)出紅外輻射嗎？

是的，所有高于絕對(duì)零度 （-273.15°C） 的物體都會(huì)發(fā)出紅外輻射。

為什么紅外線比可見(jiàn)光更能穿透霧氣和煙霧？

紅外波長(zhǎng)較長(zhǎng)，因此較少被小顆粒散射。

紅外光會(huì)傷害人類嗎？

強(qiáng)烈的紅外輻射會(huì)導(dǎo)致灼傷或眼睛損傷，但正常暴露通常是安全的。

常見(jiàn)誤解

紅外線和熱量是一樣的：紅外線是一種傳熱方法，但并非所有紅外線輻射都被視為熱量。電磁波譜的所有區(qū)域在與物質(zhì)相互作用時(shí)都會(huì)產(chǎn)生熱量。

紅外線僅用于夜視：紅外線除了夜視之外還有許多應(yīng)用，包括通信和天文學(xué)。

紅外輻射是危險(xiǎn)的：雖然高強(qiáng)度紅外線可能有害，但大多數(shù)紅外輻射是無(wú)害的，甚至在受控用途中是有益的。