浅析红外线技术的概念与作用

摘 要：红外线是电磁波中可见光区红光外端的热射线，是一种看不见的电磁辐射。近年来随着我国科学技术的发展，红外线技术也得到突破发展。本文将主要介绍红外线技术的概念以及其在实际生产生活中的应用作用。

关键词：红外线技术；光学影响；光化学作用；光电作用

太阳光线中有许多种不可见光，红外线就是其中一种，它是在1800年被英国科学家霍胥尔发现的，红外线又称为红外热辐射，霍胥尔利用三棱镜将太阳光分解开，将不同的颜色划分归类为不同的色带，在色带上放置温度计，想要以此测量出各种颜色的光的加热效应。因此而发现位于红光外侧的温度计温度升高的速度最快，从而得出结论红光外侧必定存在看不见的光线，即将它称为红外线。本文具体阐述了红外线的概念及其作用，以期为红外线技术的研究和应用提供参考。

一、红外线技术的概念

光波是电磁波的一种，依据不同的波长可以将电磁波划分为X射线，Y射线，紫外线，可见光、红外线，微波及无线电波等。红外线的波长在0.8-1000微米之间，根据不同的波长还可将红外线分为近红外线、中红外线和远红外线，近红外线的波长范围在0.8到2.5微米之间，中红外线的波长范围在2.5到50微米之间，远红外线的波长则在50到1000微米之间。人的肉眼能直接观测到波长为760nm的红光，而普通胶片能接收的红光波长在700nm以下。红外光谱区的范围较广，包含了从可见的红光长波端到无线电超短波区的范围。光谱中的红外区分为三个部分，分别为近红外区、中红外区和远红外区，整个红外区的波长范围为780nm～106nm，近红外区的范围为780nm～1500nm，中紅外区和远红外区的范围分别为（1.5～3）×103 um、（3×103）nm以上。任何一种物质分子进行热运动，不管是振动还是转动都会产生红外热辐射。进行热运动产生的温度与辐射波长成反比，温度越高，波长越短，反之则越长[1] 。

二、红外线技术的作用

（一）红外线在介质中的传播

红外线虽然是不可见光，与可见光有一定的区别，但在光学规律的遵循上是一致的。比如，首先红外线具有波粒二象性，它能在任何均匀介质中传播，即使是真空也能传播，红外线在没有吸收或是散射的情况下可以进行直线传播；其次，红外线具有几何光学的特性，包括反射、散射、折射、干涉等；最后，红外线之所以能发光，是因为其组成物质中的分子、电子、原子会进行热运动，包括振动和转动，它的组成物质能够吸收光能、热能、化学能和电能等，这些能源都能为它提供能量，从而促成发光。

（二）光化学作用

光辐射具有光化学作用，之所以产生光化学作用离不开光子的能量，光化学作用也与光子能量之间有着密切的关系，光子能量会随着波长λ的增大减少，此时光辐射的光化学作用则会随着光子能量的减少而变弱。对于红外线而言，它的光子能量一般都小于200千焦/摩尔，与其它光辐射相比光子能量很小，也因此对一般的物质不能产生光化学作用，如普通卤化银感光材料，它的化学键能大小范围在200到400千焦/摩尔之间，超过了红外线的光子能量，红外线无法对其产生光化学作用。红外线若是要对材料产生感光作用，只能通过光谱增感的方式制作成红外线胶片，但目前制成的也只能对小于1350nm的发生作用，且不易保存[2] 。

（三）光电作用

红外线和紫外线都能与物质相互产生作用，如光电作用，通过红外线与物质之间的这种光电作用能够达到转换光电的目的，从而为探测不可见光的探测器制造提供依据。光电转换器有自己的转换原理，通过红外线滤光镜、光学透镜，经物体反射的红外线能够形成一种光学影像，这种光学影像投射光电阴极上，光电阴极是由银氧铯材料这种对红外线十分敏感的材料制成的，光电阴极由于光电的作用使得其表面有电子发射出，阴极表面上每一点发射的电子数与照射在发射电子的这一点的光辐射能量是成正比的。基于此光电阴极所发射的电子位置与光学影像的亮点位置是一致的。经过电场的光电阴极发射的电子会加速，且磁透镜会使这些电子聚焦，通过电场和磁透镜的加速和聚焦作用电子会到达荧光屏，对荧光屏产生作用，使其发出可见光。同样荧光屏上可见光的亮点位置也与电子的分布位置分布是成正比的，因此也就与物体反射红外线的亮点位置成正比，相一致，从而就可以使物体反射的红外图像向可视图像的转化实现。通过光电转换的原理的应用，人们可以实现不可见的红外线影像向可视影像的转换，从而发明出“夜视仪”。

红外摄像管（CCD）与变换管在成像原理上是有区别的，红外摄像管的成像是先转换为电信号，再将电信号转换为光学影像，显示在监视器上。它具有放大电信号的作用，可以根据实际需要放大微弱信号呈现出清晰的光学影像[3] 。

以上都是红外线技术利用光电作用在在公安科技上的应用，红外线技术也因其独特作用而广泛应用于各领域，如医学、植物学、动物学、生物学等。

三、结语

综上所述，红外线具有可直线传播、可通过光学透镜聚焦、可调节强度、可被不透明物遮蔽等特点。且能产生光化学作用和光电作用。基于此，红外线技术能够在实际中得到广泛应用，并促进各领域的快速发展。

参考文献：

[1] 梁松.通信系统中红外线技术分析[J].数字通信世界，2018（06）：70-71.

[2] 尼玛.探究红外线的性质及应用[J].西藏科技，2011（09）：70-71.

[3] 闻捷.红外线及其应用[J].影像技术，2002（02）：55.

作者简介：

伍佳（1997-），男，湖南武冈，空军工程大学本科在读，航空工程学院，弹药工程。

（作者单位：陕西西安空军工程大学）