“看得见”的红外线

太阳辐射到地球的能量约有一半是红外线，人体自身也时刻向外辐射红外线，但是我们的眼睛却看不到它。什么是红外线？它有什么用处？我们如何才能“看见”它？

（图源《知识就是力量》杂志）

“无形”的红外线

在讲解红外线之前，我们先来认识一下电磁波。它包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。它们的波长依次逐渐减小，频率逐渐增大，在真空中都以光速（3×108米/秒）传播。

本文的“主角”——红外线，在电磁波谱中位于可见光和微波之间，波长在700纳米～1毫米之间，包括近红外、中红外和远红外。近红外是指红外光谱中靠近可见光的部分，远红外是指红外光谱中靠近微波的部分，中红外则介于两者之间。

需要注意的是，红外线是“无形”的，即我们肉眼看不到的，它位于人类肉眼看到的红光之外，频率低于红光。同理紫外线也是如此，它位于人类肉眼所看到的紫光之外，频率高于紫光。

无论有无生命，物体都向外辐射红外线，温度越高，辐射红外线的本领越强。

电磁波谱图（图源《知识就是力量》杂志）

“看见”红外线

——红外探测器

红外线是我们肉眼无法观测的，想要“看见”红外线就需要用到特殊的设备，也就是红外探测器。红外探测器是对红外辐射做出反应的探测器，根据原理的不同主要分为热探测器和光子探测器。

入射的红外线产生的热效应一般会产生温度的变化，热探测器是通过对这种变化进行追踪测量，将温度信号转化为电信号进行探测的。而光电探测器一般指的是光子探测器，是利用光电效应（在高于某特定频率的电磁波照射下，某些物质内部的电子吸收能量后逸出而形成电流，即光生电）将光信号转化为电信号进行探测，这种探测器的响应速度和灵敏度更高。

红外线的十八般“武艺”

人们利用红外线制造出了多种多样的红外探测器，能够帮助我们更好地认识世界。如今，红外探测器已在夜视、热成像、高光谱成像、气象、天文学等领域被广泛应用，在我们的生产、生活中“大显神通”。

黑夜里的“眼睛”

夜晚，人们在微光下很难分辨周围的环境和物体，而红外夜视仪可以帮助我们在这种弱光的情况下看清周围的环境。

在没有足够的可见光时，夜视仪可以将微弱光环境下的光子转化为电子，通过信号放大和转换，形成可见光信号。其中的主动型夜视仪，因为它自身具有红外光源，可以用于增加夜视设备转换的可用环境光，增加黑暗环境下的能见度，最终通过红外探测器进行探测。

家用主动型红外夜视仪（图源《知识就是力量》杂志）

用温度捕捉图像

日常生活中，我们经常需要测量体温，传统的水银体温计费时且不安全，现在可以用红外热成像技术快速测体温。

红外热成像技术是通过热像仪捕捉物体在某一过程中发出的红外辐射来成像的。根据黑体辐射定律，红外辐射由温度高于绝对零度（0开尔文=零下273.15摄氏度）的所有物体发出，所以无论有无照明光源，热成像系统都可以看到周围的环境。而且物体发出的辐射量随着温度的升高而增加，因此人们可以通过热像仪观察到物体温度的变化。

热红外光谱中人体温度的图解（图源《知识就是力量》杂志）

撰文 | 梁岩 常发冉 牛智川 施毅

责任编辑 | 张丽静 张丽涵

运营编辑 | 张丽涵

质量审核 | 业蕾

❖ 来源：《知识就是力量》杂志

《“看得见”的红外线》❖

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