什么是红外线？
红外辐射（IR）或红外光，是一种肉眼看不见的辐射能，但我们可以感觉到热量。宇宙中的所有物体都会发出某种程度的红外辐射，但其中最明显的两种辐射源是太阳和火。
红外是一种电磁辐射，是原子吸收并释放能量时产生的连续频率。从最高频率到最低频率，电磁辐射包括伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。这些类型的辐射共同构成了电磁光谱。据美国宇航局（NASA）报道，英国天文学家威廉赫歇尔（William Herschel）在1800年发现了红外光。在一个测量可见光谱中颜色之间温差的实验中，他把温度计放在可见光谱中每种颜色的光路中。他观察到温度从蓝色上升到红色，他发现一个更温暖的温度测量值刚好超出可见光谱的红色端。在电磁光谱中，
出现在微波的频率以上和红色可见光的频率以下，因此被称为“红外线”根据加州理工学院（Caltech）的数据，红外辐射比可见光的辐射要长。红外频率从大约3千兆赫（GHz）到大约400太赫兹（THz），波长估计在1000微米（μm）到760纳米（2.9921英寸）之间，尽管这些值并不确定，根据美国宇航局的数据，
类似于可见光光谱，从紫罗兰色（最短可见光波长）到红色（最长波长），红外辐射有自己的波长范围。较短的“近红外”波更接近电磁频谱上的可见光，不会发出任何可探测的热量，是电视遥控器用来改变频道的辐射。根据美国宇航局的说法，更长的“远红外”波更接近电磁光谱中的微波部分，可以感觉到强烈的热量，例如来自太阳光或火焰的热量。
红外辐射是热量从一个地方转移到另一个地方的三种方式之一，另外两种是对流和传导。任何温度高于5开尔文（零下450华氏度或零下268摄氏度）的物体都会发出红外辐射。据田纳西大学称，太阳释放出一半的总能量作为红外线，恒星的大部分可见光被吸收并以红外线的形式重新发射，而
家用电器如加热灯和烤面包机则利用红外线辐射来传递热量，工业加热器，如用于干燥和固化材料的加热器也一样。据美国环境保护署（Environmental Protection Agency）称，白炽灯泡仅能将输入的电能中约10%转换成可见光能，其余90%转换成红外辐射，
红外激光器可用于几百米或几码远的点对点通信。根据工作原理，依靠红外线辐射的电视遥控器会将红外能量脉冲从发光二极管（LED）射向电视的红外接收器。接收器将光脉冲转换成电信号，指示微处理器执行编程命令。
红外传感
红外光谱最有用的应用之一是传感和检测。地球上的所有物体都以热的形式发出红外辐射。这可以通过电子传感器检测到，例如用于夜视镜和红外摄像机的传感器。”据加州大学伯克利分校（UCB）介绍，这种传感器的一个简单例子是测辐射热计，它由一个望远镜组成，望远镜的焦点处有一个温度敏感电阻或热敏电阻。如果一个温暖的物体进入仪器的视野，热量会导致热敏电阻上的电压发生可检测的变化。
夜视摄像机使用更为精密的测辐射热计。这些相机通常包含对红外线敏感的电荷耦合器件（CCD）成像芯片。由CCD形成的图像可以在可见光下再现。这些系统可以变得足够小，可以用于手持设备或可穿戴的夜视镜。相机也可用于火炮瞄准器，无论是否添加红外激光瞄准。
红外光谱测量特定波长材料的红外发射。当电子在轨道或能级之间转换时，分子中的电子吸收或发射光子（光的粒子）时，物质的红外光谱将显示特征性的凹陷和峰值。这种光谱信息可用于识别物质和监测化学反应。
根据密苏里州立大学物理学教授Robert Mayanovic的说法，红外光谱，如傅里叶变换红外光谱（FTIR）对许多科学应用非常有用。其中包括分子系统和二维材料的研究，例如石墨烯。
红外天文学加州理工学院将红外天文学描述为“对宇宙中物体发出的红外辐射（热能）的探测和研究”。红外CCD成像系统的进步使人们能够详细观察到空间中红外源的分布，在星云、星系和宇宙的大尺度结构中揭示复杂的结构。“KdSPE”“KDSPs”是红外观测的优点之一，它能探测出太冷而不能发射可见光的物体。这导致了以前未知物体的发现，包括彗星、小行星和似乎遍布银河系的稀薄星际尘埃云。
红外天文学对于观测冷气体分子和确定星际介质中尘埃粒子的化学组成特别有用，他说罗伯特·帕特森，密苏里州立大学天文学教授。这些观测是使用对红外光子敏感的专用CCD探测器进行的。
红外辐射的另一个优点是其较长的波长意味着它不会像可见光那样散射。虽然可见光可以被气体和尘埃粒子吸收或反射，但较长的红外波只是绕过这些小障碍物。由于这种特性，红外光谱可以用来观察那些光线被气体和尘埃遮住的物体。这些天体包括嵌入星云或地球银河系中心的新形成的恒星。
附加资源：
从美国宇航局的科学中了解更多关于红外线的信息。从双子座天文台了解更多关于红外线的信息。观看这段描述红外视觉的视频，来自《国家地理》“本文于2019年2月27日更新，作者是Live Science撰稿人Traci Pedersen。”
DFRobot
2024-11-10 广告
