什么是红外线？你需要了解的一切

上次你想过当你打开电视时会发生什么吗？你可能没有意识到，但那个小红点实际上正在向处理器发送电磁波来处理你的所有命令。

你看不见它，但红外线光被用于从早上烤面包到在黑暗中寻找人们的一切。

继续阅读以下关于红外辐射的一切你需要知道的内容。让我们开始吧！

什么是红外光？

红外（ir）辐射是电磁谱中波长比可见光谱长的一部分。虽然它位于光谱上可见的红光旁边，但对人眼来说是看不见的。然而，你可能以前经历过它；ir通常与物体释放的热相关。

电磁谱通常以三种不同的度量标准来衡量，取决于哪一种最容易阅读。红外通常以波长来衡量，其单位为米。虽然没有明确界定ir波长的硬性线条，但它们通常在0.7微米（近红外）到1000微米（远红外）之间。

红外辐射来自任何产生热的物体，并具有各种用途。它最常见的应用包括热成像，其中特殊的红外工具感应波长并根据它们的不同大小绘制图像。红外还用于遥控和天文学。

虽然一些红外线可以穿透大气层，但大部分红外线会在平流层中散失。由于在天文学中的重要性，研究人员使用轨道卫星来观察这个波长范围内的宇宙。

红外光：确切的定义

国际非电离辐射防护委员会（icnirp）是一个旨在保护人们免受低频辐射有害影响的非营利组织。该组织与国际卫生委员会合作近50年，并帮助确立了我们对非电离辐射的许多了解。

根据icnirp的定义，红外光“也称为热辐射，是指在780纳米（nm）至1微米（mm）之间的电磁辐射谱中的该频带。”

红外光被分为：

ir-a，或近红外（780nm至1.4µm）
ir-b，或中红外（1.4µm至3µm）
ir-c，或远红外（3µm至1mm）

红外光来自哪里？

冷天体

红外辐射代表可见光的较冷边缘；由于其波长较不频繁，偏向橙色、红色和红外的物体产生的热量较少。

一个很好的释放红外波的对象的例子是我们的太阳。根据ucar comet计划，太阳释放的辐射约有49%是红外光（其次是43%的可见光）。这表明我们的太阳相对于其他太阳较为凉爽。

nasa科学家利用这些信息搜索低能量的天体，如行星、星云和其他较冷的恒星。由于它们的波长较长，红外线可以穿透浓密的太空尘埃。研究人员可以利用红外仪器发现原本看不见的物体。

火焰

与冷星一样，地球上许多热源散发红外辐射。地球上常见的一些红外辐射源包括熔岩流和森林火灾。消防员可以使用红外探测器在烟雾中发现森林火灾的位置，以防止火势失控。

我们的身体

任何以华氏零下450度以上的温度产生热的物体都会产生红外辐射。因此，人体也会产生大量的红外辐射。我们可以使用红外相机在黑暗中拍摄我们的身体，比如夜视镜。

如何产生红外光？

红外波长是从释放热量的物体中发出的。在这方面，大多数热量是通过摩擦产生的。当两个物体被压在一起并互相移动时，就会发生摩擦。物体遇到的阻力越大，摩擦越大。

产生热量并不需要太多的摩擦，但要产生近红外波动则需要相当大的摩擦。大多数以这种波长工作的加热器会产生3200华氏度以上的温度。超过这个温度，热源就开始产生可见光。

红外光源自发热物体。

©elenyrebyata/shutterstock.com

谁发现了红外光？

1794年，威廉·赫歇尔在观察太阳的低光区域时发现了一种温暖感。令人好奇的是，没有光的区域可能比可见光谱上的区域释放更多的热量。通过对太阳的理解，赫歇尔推理出发射的能量可能与发射的热量相平行。

1800年，赫歇尔建造了一台光谱辐射计，可以测量不同波长下的发射能量水平。这台光谱辐射计，或光谱仪，是一个吸收阳光并将颜色分散的棱镜，赫歇尔可以在每个部分测量其热量。他使用一个有缝隙的纸板来聚焦在每个部分上，并用温度计检查温度。他发现黄色和绿色产生的辐射功率比红色或紫色更高。

然而，每种颜色释放的热量并没有与辐射能量遵循相同的趋势；热量并没有在黄色和绿色附近达到峰值，而是继续在红色之外增加。这使赫歇尔认为热量不是由照明引起的，而是由波动引起的。他把红色之外的这种波命名为“不可见光”。

红外光的应用有哪些？

家庭用途

当您拧下已经亮了一段时间的白炽灯泡时，您可能会感到强烈的热量。虽然这些灯泡释放的是可见光，但它们大多数的能量以红外辐射的形式释放。其他家庭热源，如加热灯和烤面包机，也是如此。

然而，并不是每种红外辐射都会产生热量；当您用遥控器打开电视时，设备会发送远红外波长以进行通信。这些波长会使电视内的微处理器作出反应，使您能够从两台设备能够看到对方的位置来更改频道、降低音量或完全关闭它。

红外成像

在更商业化的规模上，红外线被用于成像本来会被隐藏的低温物体。这通常用于夜视镜头，它们具有描绘不同红外波长的电子传感器。虽然对于在黑暗中看到人类很有用，研究人员也将其用于监测材料在暴露于不同元素时的化学反应。

天文学

像夜视镜头一样，天文学家使用光谱仪观察空间中的低能量物体。特别是，研究人员观察中红外线以发现不像恒星或星系那样产生太多热的系外行星。美国宇航局的科学家正在寻找在附近星系中具有类似地球特征的行星，以找到生命的迹象。

红外光在现实世界中的示例

医学红外热成像

肿瘤学家使用红外热成像来发现可能的异常细胞发展模式。这个过程使用红外热相机来研究有问题的区域；因为癌细胞产生的热量比正常情况下多，红外热相机可以揭示治疗需要集中的地方。红外热成像是非侵入性的，不产生辐射，是一种安全的癌症发现方法。

军事红外干扰

1990年，美国军方在海湾战争期间遇到了伊拉克的红外导弹的威胁。作为回应，军方研发了红外对策措施；除了发光弹和虚假热目标外，空军还建造了干扰器来扰乱热导弹的定时模式。这取得了巨大的成功，使军方的飞机损失减少了80%。

詹姆斯·韦伯空间望远镜

继哈勃太空望远镜的传统之后，美国宇航局于2021年12月发射了詹姆斯·韦伯太空望远镜，以近红外和中红外观察宇宙。这个巨大的天文台使用了三个红外相机和光谱仪来通过空间尘埃观察遥远的物体。

最近，jwst通过观测tarantula星云，发现了已知宇宙中最大的恒星孕育区之一的特征，以揭示恒星在其巅峰时期产生的特点。

接下来：更多关于红外线的内容

虽然我们无法看到它，但红外线在我们的日常生活中扮演着重要的角色。从我们的烤面包机的热量到癌症研究中的热成像，当涉及温度时，我们依赖红外线技术。要了解更多关于波长以及我们如何使用电磁波谱的信息，请查看下面的文章。