第2章 紅外熱成像檢測原理

2.1 紅外線

2.1.1 電磁波屬性

紅外線又稱熱射線，是由英國德裔科學家F.W.赫歇爾（Friedrich William Herschel）在1800年發現的。紅外線實質上是一種電磁波，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，根據不同的波長范圍，紅外線可以進一步分為近紅外線（0.78～3μm）、中紅外線（3～6μm）、中遠紅外線（6～25μm）、遠紅外線（25～1000μm）。研究發現，自然界中的所有物體，只要溫度高于絕對零度，即-273.15℃，都會向周圍輻射能量。物體在對外發出熱輻射的同時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，因此它具有波動性和粒子性兩個特性。在波動性方面，紅外輻射存在吸收、反射和透射等現象；在粒子性方面，紅外輻射會以光量子的形式被物體吸收和發射。