科学生活为何离不开奇妙的红外线

华兴恒

随着人们生活水平的迅速提高，各种各样的家用电器进入了寻常百姓家。许多家用电器的使用也越来越简单，只要轻轻一点遥控器的按键，就可以随心所欲地调控这些家用电器，这可少不了红外线的功劳啊！下面就向大家简单介绍有关红外线的有趣问题。

红外线是如何被发现的

发现红外线是科学家赫舍尔的一个意外收获。1800年，英国科学家赫舍尔做了一个太阳光光谱实验，以测量各种色光的温度。他把温度计放到红光的外侧时，突然发现一个奇特的现象，只见温度计的读数不仅仍在继续上升，而且比红光区的温度还要高。这是什么原因导致的呢？才思敏锐的赫舍尔并没有放过这一细节，他对此进行了深入细致地研究，发现原来在红光的外侧还有一种看不见的神通广大的红外线。由于红外线的波长比红光的波长要长，因此它具有显著的热效应。

红外线是一种肉眼看不见的电磁波，波长在无线电波和可见光之间，为0.75 μm～1000 μm。电磁波按波长从长到短排列的顺序是：长波、中波、短波、超短波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线等。X射线的波长一般不超过10nm。

后来，科学家通过深入研究发现，能够产生红外线的光源很多，自然界中的任何物体，只要处于绝对零度（- 273.15 ℃）以上时，都会源源不断地向外辐射红外线。因此红外线与热的关系是极为密切的。红外线实际上是由热辐射产生的，比如太阳既可以源源不断地辐射出可见光，也可以不停地向外辐射出红外线和紫外线，其中红外线部分占了太阳总辐射量的一半左右。

一般来说，物体的温度与辐射的红外线密切相关，物体温度越高，辐射红外线的波长越短，红外线的辐射强度也就越大。考虑到红外线与热之间极为密切的关系，因此有人把红外线叫作“热线”。在工业上，对“高温”物体进行测温，科学家们早就使用“红外线测温仪”进行准确测量了。

红外线成像是怎么回事

红外线可以用于摄像技术，由于红外线的波长比可见光要长，它不易被大气中的微粒所散射，因此穿透能力比较强，可以较为清晰地拍摄出被浓雾或烟尘笼罩的景物。

利用红外线扫描技术，可以随时观察到动态的物体的仪器，一般叫作热像仪。它与一般电视摄像机差不多，由光学系统、红外探测器、电子信息系统和显示器等组成。目标物体发出的红外线由探测器（一种高灵敏度的传感器）转变成电信号后，经过放大处理，最后在显示器上以可见光的形式显示出来。热像仪在屏幕上显示的“热图”，既可以放大，也可以缩小，还可以保存，因此显得尤为方便。

红外线热成像技术是20世纪60年代发展起来的一门新技术，其发展速度惊人，现在正沿着两个方向快速发展，一个是高精度，另一个是高速度。目前，高精度热像仪可以分辨零点几摄氏度甚至是零点零几摄氏度的温度变化;而高速度热像仪则可以每秒钟成像几十幅，多用于对移动目标的连续显示。

红外遥感有什么用作

在高空设备中可以配备各种遥感仪器，用来感知遥远的事物。利用可见光进行高空摄影，这就是可见光遥感;雷达是靠微波探测目标的，这可以看作是微波遥感;虽然我们的肉眼看不见红外线，但可用专门的仪器进行遥感，这就是红外遥感。由于红外线占有很宽的频带，约为可见光的1000多倍，所以它包含着极为丰富的来自目标的信息，而且红外遥感可以昼夜运行，即使在黑暗中也能大显身手，因此红外遥感在遥感技术中占有非常重要的地位。

红外遥感的分辨能力非常惊人，在高度为几百千米的人造卫星上，可以发现地面上一个点燃的烟头。通过这种“红外眼睛”的监视，在树枝和绿色篷布掩盖下的飞机、坦克会“原形毕露”。红外遥感还可以透过积雪“看”到躲在雪底下的敌人，就连深藏在水下的潜艇也难以遁形;它甚至可以辨认出地面上哪些是新培的浮土和新栽的花草，从而发现对方掩藏在地下的设施。

1971年，美国就是利用这种红外遥感技术发现了苏联新建的60个洲际导弹发射井。在伊拉克战争中，美欧联军更是利用红外遥感技术侦察敌方设施，就连深藏在地下30米的军事目标也能够“一目了然”。

夜视仪为何能够夜视

神奇的“夜视仪”可以在黑暗中将周围的一切“看”得清清楚楚，夜视仪主要有下面两种：微光夜视仪和红外夜视仪。

夜晚只要有点点星光，微光夜视仪就可以大显身手，仪器中的像增强管能够把从景物发射回来的微弱光线增强，放大能力可达100万倍以上，完全可以将微光环境中的景物看得一清二楚。

红外夜视仪则可以在绝对黑暗的环境中使用，由于任何物体都在源源不断地辐射红外线，红外夜视仪可以接收这些红外线，通过光电转换技术再加以放大，最后把物体显现出来。这就是前面说的热像仪原理，这是一种被动型红外夜视仪。

还有一种主动型红外夜视仪，它能够不断发射出红外线，再接收从物体上反射回来的红外线信号，进行放大处理，用来区分物体的背景。这样不但可以看清物体的大小形状，还可以根据多普勒效应知道物体的运动方向以及运动速度的快慢。

红外夜视仪在浓雾中也照“看”不误，因为红外线有较强的穿透能力，能传播很远的距离。它在军事侦察、公安消防和环境保护等方面有特殊作用。

热成像技术可用于诊断疾病

任何物体都可以辐射红外线，人体的温度一般保持在37℃左右，所以人体也是一个天然的生物红外线辐射源，人体能量的45%是以红外线辐射的形式散发到周围空间之中的。当人生了病或某些生理状态发生变化时，人体的热平衡就遭到了破坏，某些局部的温度就会因此发生变化，这就给红外线诊断疾病提供了很好的线索。

由于红外线热成像技术可以显示人体的整个温度分布图，还可以得到每一时刻体温变化的动态全貌，并且能够拍照和保存，医生可以分析病人的全身热图像，找到温度异常区进行比较，并根据温区变化的规律诊断疾病。例如，人类的大敌癌症诊断非常困难，而早期发现极其重要。利用红外线热成像技术可以对一些癌症作出早期诊断，如乳腺癌、甲状腺癌、皮肤癌等。研究表明，有癌变的部位通常要比正常部位的温度高，往往要高1℃～3℃。而这种温度的差异，在热成像仪上可以一目了然。另外，对于一些血管病变，如血栓形成闭塞性动脉硬化、严重血管狭窄等，也可在红外线热成像技术的帮助下作出明确诊断。

紅外线在日常生活中的应用

只要大家认真观察一下就会发现，各种红外线技术已经源源不断地进入我们的生活之中，在许多场合发挥着重要的作用。

当你走近机场、宾馆、商场的自动门前，大门会自动缓缓打开，等你进入之后大门又会自动关闭。自动门是怎么“看见”你的呢？原来在自动门的上方有一个红外线光源。当人们走近大门口时，就会触发相应的开关，于是门便自动打开了。当人们进入大门以后，光电管又可以接收到红外线，恢复原来的状态，因此门又会自动关闭。因此有人把这种光电管形象地叫作“电眼”， “电眼”可以在许多自动控制设备中大显身手。

人们家里的许多电子设备，如彩色电视机、空调、电冰箱、电风扇和高级音响等，都使用了各种遥控器，而用得最多的是红外线遥控器，它是利用小巧的电子调制器、红外线发射管和电池组成的一种装置。红外线发射管可以发射出一定波长的红外线光束，而调制器能把控制开关的低频信号加载到红外线上，在一定距离内（一般是10米）可以被电器中红外线遥控接收器感知。红外线遥控接收器主要由接收管、抗干扰电路、解调器、开关控制器等组成，根据红外线加载的信号控制不同的频道，因此，我们可以非常方便地转换电视频道或空调的温度。

在新冠肺炎疫情肆虐期间，红外线测温技术为降低病毒在密集人群中扩散和传播作出了巨大贡献。红外线快速温度检测仪不用接触人体，只是通过接收和检测人体红外线辐射，就能够在短短的1秒钟内显示出人体的温度，细微的温度变化都逃不过它的“火眼金睛”。