第2章 紅外熱成像檢測(cè)原理

2.1 紅外線

2.1.1 電磁波屬性

紅外線又稱熱射線，是由英國(guó)德裔科學(xué)家F.W.赫歇爾（Friedrich William Herschel）在1800年發(fā)現(xiàn)的。紅外線實(shí)質(zhì)上是一種電磁波，與γ射線、X射線、紫外線、可見光、微波、無線電波等一樣，是分處在不同波段的電磁波。電磁波譜分布圖如圖2-1所示。

圖2-1 電磁波譜分布圖

由電磁波譜分布圖可知，紅外線介于可見光與微波之間，其光譜范圍為0.78～1000μm，頻率介于3×1011～4×1014Hz。為了研究不同紅外波段的特性，根據(jù)不同的波長(zhǎng)范圍，紅外線可以進(jìn)一步分為近紅外線（0.78～3μm）、中紅外線（3～6μm）、中遠(yuǎn)紅外線（6～25μm）、遠(yuǎn)紅外線（25～1000μm）。研究發(fā)現(xiàn)，自然界中的所有物體，只要溫度高于絕對(duì)零度，即-273.15℃，都會(huì)向周圍輻射能量。物體在對(duì)外發(fā)出熱輻射的同時(shí)也不斷吸收周圍物體投射到它上面的熱輻射，并把吸收的輻射能重新轉(zhuǎn)變成熱能。輻射換熱為物體之間相互輻射和吸收的總效果。一般工程上所指的熱輻射包括可見光、部分紫外線和紅外線。

由于紅外輻射是一種電磁波輻射，因此它具有波動(dòng)性和粒子性兩個(gè)特性。在波動(dòng)性方面，紅外輻射存在吸收、反射和透射等現(xiàn)象；在粒子性方面，紅外輻射會(huì)以光量子的形式被物體吸收和發(fā)射。