紅外線是甚麼來?

紅外線


紅外線是波長比可見光長的電磁波，波長在1毫米到770奈米*之間，在光譜上位於紅色光外側。具有很強熱效應，並易於被物體吸收，通常被作為熱源。透過雲霧能力比可見光強。在通訊、探測、醫療、軍事等方面有廣泛的用途。 俗稱紅外光。


電磁波譜
無線電波 | 微波 | 紅外線 | 可見光 | 紫外線 | X射線 | 伽馬射線

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可見光: 紅 | 橙 | 黃 | 綠 | 藍 | 靛 | 紫

註: * 奈米
納米（英文：nanometer），又稱奈米，符號nm，是一種長度單位，1奈米等於1米的十億分之一，約為分子或DNA的大小，或是人類頭髮絲直徑的十萬分之一。

另外，有關奈米科技及其相關的奈米材料，詳見有關條目。


換算關係
1 000 000 000 奈米 = 1 米(m)
1 000 000 奈米 = 1 毫米(mm)
1 000 奈米 = 1 微米(μm)
1 奈米 = 10 埃 (Å)
0.00 1 奈米 = 1 皮米(pm)

紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國科學家霍胥爾於1800年發現，又稱為紅外熱輻射。
　　近年來，由於檢測設備的完善及研究的深入，人們對紅外線的物理性能及其生物學效應有了比較全面的認識，獲得了許多進展。紅外線特別是遠紅外線已被廣泛運用在醫療保健產業中，與日常生活有關的各種紅外線產品也大量出現。
一、紅外線生物學效應的機理
　　紅外線對人體皮膚、皮下組織具有強烈的穿透力。外界紅外線輻射人體產生的一次效應可以使皮膚和皮下組織的溫度相應增高，促進血液的循環和新陳代謝，促進人的健康。
　　紅外線理療對組織產生的熱作用、消炎作用及促進再生作用已為臨床所肯定，通常治療均採用對病變部位直接照射。
　　近紅外微量照射治療對微循環的改善效果顯著，尤以微血流狀態改善明顯。表現為輻照後毛細血管血流速度加快，紅細胞聚集現象減少，乳頭下靜脈叢淤血現象減輕或消失，從而對改善機體組織、重要臟器的營養、代謝、修復及功能有積極作用。紅外線對人體產生二次效應的機理目前尚未完全清楚。
　　有學者認為遠紅外線可對細胞產生共振作用，主要是引起細胞內外水分子的振動，使細胞活化，發生一系列有益於健康的細胞生物化學及細胞組織化學改變 。
　　也有人認為遠紅外線可稱為“生命光線”，能夠顯著改善人體微循環。它作用於人體水分子時可對人體內老化了的大分子團產生共振使之裂化，重新組合成較小的水分子團，增強了細胞的活性和表面張力。由於滲透細胞膜的水分子增加，細胞內鈣離子活性加強，因此增強了人體細胞的正常機能，使殺菌能力、免疫能力等均有所提高。
　　此外，生命光線還可以使血液中不飽和脂肪酸的二重鍵或三重鍵被切斷，飽和脂肪酸不容易再被氧化成血脂[過氧化脂質]，減少了血管內脂質的沉積，使血管壁光滑，從而減少動脈硬化、白內障等心血管疾病或眼科疾病的發生，對人體健康起著良好的促進功效。
　　龐小峰研究紅外線對生物（包括人）所具有的生物效應和醫學功能主要來自紅外線的非熱生物效應。紅外線吸收後能導致蛋白質分子中的酰胺鍵的量子振動，從而可使生物能量順利地從一處傳遞到另一處，使生命體處於正常狀態，保持生命體的生長、發育及健康。
　　紅外線對機體免疫功能影響的研究還處於剛起步狀態，在各波段的紅外線中以中波紅外線更易作用於免疫細胞，促進其生物學功能。紅外線的作用除與其波長有關外， 還與其發射的光子數目有關， 即與輻射強度和輻射時間有關， 過量的紅外線輻射還可能對機體造成不良的影響， 其詳細機制有待進一步闡明。
　　曹志然等認為紅外線照射對機體免疫系統具有間接作用和直接作用。間接作用是指紅外線輻射可調節機體其它系統如神經系統和內分泌系統的狀態， 從而達到調節免疫系統的目的。直接作用是指紅外線被機體吸收後能增強免疫細胞和免疫器官周圍的生物場， 使其活性及相互調控作用增強，紅外光子可直接作用於免疫細胞的受激點。
　　毛文等推測其作用機理在於紅外線可能激活組織深部感受器，其生理生化效應一方面通過神經─體液反射途徑，另一方面可能通過目前尚未十分了解的經絡傳導途徑，對生物大分子、細胞及臟器的活動產生了積極的影響，從而有整體良性效應[2]。
二、紅外線對人體可能造成的不利影響
　　熱輻射又稱紅外輻射，鋼鐵冶金企業高溫作業環境的主要特點是強熱輻射性高溫。特別是在鋼鐵冶煉、紅鋼熱軋和中型燒結機，是典型的紅外熱輻射接觸作業。短波紅外線可透過角膜進入眼球、房水、虹膜、晶狀體和玻璃體液吸收一部分紅外線而導致白內障，稱之為“紅外線白內障”。
　　有研究也指出紫外線（UVR） 和紅外線（ IFR） 對眼及皮膚的損傷是電焊作業職業損害的一個重要方面，電焊作業時的紫外線和紅外線可引起角膜和晶體損傷[7]。
　　太陽光中的紅外線對皮膚的損害作用不同於紫外線。紫外線主要引起光化學反應和光免疫學反應， 而紅外線照射所產生的反應是由於分子振動和溫度升高所引起的。
　　紅外線引起的熱輻射對皮膚的穿透力超過紫外線。紅外線通過其熱輻射效應使使皮膚溫度升高， 毛細血管擴張， 充血， 增加表皮水分蒸發等直接對皮膚造成的不良影響。其主要表現為紅色丘疹、皮膚過早衰老和色素紊亂。皮膚溫度升高， 毛細血管擴張充血， 增加表皮水分蒸發等直接對皮膚造成不良影響。
　　紅外線還能夠增強紫外線對皮膚的損害作用， 加速皮膚衰老過程。這是由於在自然陽光下， 皮膚受到紫外線和紅外線的雙重作用而引起的。紅外線和紫外線在加速組織變性中的作用是一樣的。紅外線也能促進紫外線引起的皮膚癌的發展。
三、紅外線生物學效應的臨床應用研究
　　紅外線可被體表淺表組織吸收，有顯著乾燥脫水作用，使局部組織血液循環加快， 起到消炎鎮痛作用。臨床上採用局部外用紅花油加遠紅外線照射來治療褥瘡，發現療效好且見效快。
利用遠紅外線對帶狀皰疹進行治療，結果止痛、止皰和結痴時間均短於對照組。有實驗表明，生物陶瓷遠紅外線對燒傷治療具有顯著療效。對損傷疼痛的治療，以慢性軟組織損傷療效最好。臨床護理觀察發現，在傳統的紡織品材料中加入超細陶瓷微粒製成的遠紅外線護具如護腰、護膝、護肘、護腕、頸圍等，在消炎、消腫、活血、止痛、通經活絡、改善微循環方面有顯著效果。同時可以避免因封閉給病人帶來的痛苦。 採用遠紅外線輻射加溫床對紅臀和臀部潰瘍患兒進行治療，治療組和對照組相比，平均治愈時間縮短，有效率更高。
新生兒硬腫症治療中的復溫問題是治療能否成功的重要環節，過去採用普通暖箱逐漸復溫效果較差，現在採用遠紅外線快速復溫後患兒病死率明顯下降，搶救成功率顯著提高。皮瓣壞死是整形外科等臨床上常見的術後並發症， 主要是因為微循環障礙，目前尚無理想的防治辦法。姜平等通過活體直接觀察大鼠背部隨意皮瓣的微循環變化。發現遠紅外線局部輻射具有類似於血管擴張劑的生物學作用，能改善微循環提高皮瓣成活率，且在治療劑量範圍內無明顯副作用 。日本有學者報導使用直線偏振光紅外線治療多種類型的斑禿有明顯療效。
直線偏振光近紅外線用於風濕性關節炎引起的顳下頜關節痛治療療程短、療效好。其機理可能為光照起到光電能的刺激作用，電磁波作用及光化學作用，因而能抑制神經的興奮、鬆弛肌肉、舒張血管、增加血流，促進淋巴循環，促進活性因子的產生，從而起到治療作用。遠紅外線治療前後的血液粘度進行觀察，發現低溫激發遠紅外線具有以低溫熱功率效應為主的廣泛的生物學效應，能降低心腦血管疾病患者的血液粘度、防止血栓形成，改善微循環，減輕胸悶、心悸、頭昏、麻木等症狀。應用紅外線照射膀胱區治療尿瀦留和其它藥物療法相比，產婦無痛苦， 不增加產後出血量， 易被產婦接受。有人採用遠紅外線照射治療小兒腸痙攣2，發現其療效明顯優於藥物治療， 且簡便易行， 無副作用， 兒童樂於接受。紅外輻射對糖尿病兔的高血糖症有明顯的緩解作用，血糖隨之降低。中遠紅外線治療使腫瘤宿主清除自由基的能力增強，抑制腫瘤細胞的生長、增殖。

紅外線

紅外線是波長比可見光長的電磁波，波長在1毫米到770奈米之間，在光譜上位於紅色光外側。具有很強熱效應，並易於被物體吸收，通常被作為熱源。透過雲霧能力比可見光強。在通訊、探測、醫療、軍事等方面有廣泛的用途。 俗稱紅外光。

訊號來源
紅外線導引可以分成兩種，一種是進行攻擊的一方以特殊的紅外線訊號照射在目標上，利用反射的訊號作為武器導引的依據。這種導引方式最先以夜間使用的紅外線探照燈為開端，能夠協助在夜間行駛或者是尋找目標。可是在導引方面並沒有成功的發展。

另外一種導引技術是根據目標本身釋放的紅外線訊號與週遭環境間的差異，從而將目標分離出來進行攻擊的方式，這種被動導引型態不需要另外使用任何訊號照射在目標上，省去額外的裝備也不會驚動目標。缺點是如果目標與周圍環境的訊號差異不大，或者是過低而無法分離出來，也就無法利用作為導引的依據。


[编辑] 訊號呈現
早期的紅外線導引追蹤的是目標散發出來特定波長的訊號強度，對於導引系統來說只是在尋找和追蹤指定波長下最熱的目標，至於這個熱源是不是實際上的目標就無法判斷。

即使將上冷卻的技術以及改進尋標器對訊號的靈敏度，這種設計的基本能力與限制並未改變。直到新一代的紅外線影像（IR Image，IIR）技術運用之後，大幅度改善與提升紅外線導引的層次。紅外線影像不再是單純的看到一個熱源，而是進一步的看到目標大致的外型輪廓，類似以電視影像顯示的型態。這種技術位紅外線導引提供兩項新能力：分辨目標的型態與正確的追蹤目標。

雖然紅外線影像的顯示精細程度無法與一般光學系統相比，不過概略的辨識能力已經普遍運用在許多武器系統上，譬如說辨識船隻或者是車輛的大小，目標是車輛、建築或者是人體，而以傳統方式偽裝或者是掩蔽很有可能會被自己散發的紅外線訊號而清楚的自偽裝下辨識出來。


[编辑] 發展
早期的熱導引技術並非很成熟，最初雖在八二三砲戰的空戰中建功（用AIM-9B），但之後在越戰時期便發現其問題，以實戰而言，若北越軍機（Mig-21，米格21，魚床機）位在向陽位置，而美軍（F-4E，幽靈機）在其後方發射響尾蛇飛彈，則在敵機轉向後，飛彈轉去追太陽，直到燃料耗盡。此外在低空運用時，也經常發生轉去追地面燒屋或長期曝曬的熱石。

不過，以上是第一代的追熱導引技術，對於熱源只能粗略感應，並以戰機的引擎噴口熱源為主追蹤。且後續的戰機也開始反制設計，即是在追熱飛彈追咬時，於機尾拋出火球熱源，以此擾亂、誘導飛彈，藉此擺脫飛彈的追擊。然而在追熱技術不斷精進後，第三代的追熱飛彈已能精確感應及追尋，對熱的感應靈敏度大幅提升，不再只是追尋引擎、火球等強烈發熱位置，就連飛機機翼、機身在高速飛行時與空氣摩擦的熱源也能感應，且加入影像判別能力，不再一味地追鎖球形熱體，而能轉向追尋更像飛機形體的飛行物。


[编辑] 反制手段
當然，美國匿蹤（俗稱：隱形）攻擊機：F/A-117以執行對地攻擊任務為主，雖然匿蹤性能讓其能避開多數的雷達類導引飛彈，但也有可能遭受紅外線導引飛彈的攻擊，為此F/A-117在引擎噴口位置加入冷卻機制，期望以較低冷的排氣，減低遭受追熱飛彈攻擊的機率。

類似的，今日的戰艦艦體設計，除了降低雷達（電波、電磁波）反射率、雷達反射面積，刻意將甲板上結構、艙面建築設計成非垂直的傾斜型態，使電磁波能多向折射，減少回波率。不過反艦飛彈多半擁有比空對空飛彈更大的彈體，所以也逐漸採行複和式導引，即同時具備雷達導引與紅外線導引，在近接目標可交叉比對分析，降低誘導干擾並強化目標辨識性，而追熱方面正是以戰船的排熱煙囪為首要感應，所以新一代的戰艦不僅強調低雷達反射波，對於煙囪排熱也開始採行與F/A-117類似的冷卻機制，使排氣的溫度能盡可能接近環境溫度，減少被紅外線感應追蹤的機會，此方面如法國拉法葉級巡防艦（台灣海軍購得後改稱康定級巡防艦）最具代表性。

最後，追熱飛彈的好處也在其全向性，透過靈敏的熱感應，戰鬥機不需要事先鎖定，也不用理會敵機所處方位，只要將追熱飛彈射出，飛彈即會自動找尋本機之外的熱源並加以攻擊。而追熱飛彈的缺點則在於距離有限，即便固態火箭燃料可持續追增，但現有熱感應技術的感熱距離有限，因此只能用於短距離的空戰，以及陸軍、海軍的低高度、近身防空之用，如艦載用的公羊飛彈（美國、德國合作研發）、西北風飛彈（法國），陸面則有車裝的叢樹飛彈、步兵肩射的標槍飛彈、前述的刺針飛彈等。

紅外線（Infrared rays）是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國科學家霍胥爾於1800年發現，又稱為紅外熱輻射（Infrared radiation）。

近年來，由於檢測設備的完善及研究的深入，人們對紅外線的物理性能及其生物學效應有了比較全面的認識，獲得了許多進展。紅外線特別是遠紅外線已被廣泛運用在醫療保健產業中，與日常生活有關的各種紅外線產品也大量出現。

一、紅外線生物學效應的機理

紅外線對人體皮膚、皮下組織具有強烈的穿透力。外界紅外線輻射人體產生的一次效應可以使皮膚和皮下組織的溫度相應增高，促進血液的循環和新陳代謝，促進人的健康。

紅外線理療對組織產生的熱作用、消炎作用及促進再生作用已為臨床所肯定，通常治療均採用對病變部位直接照射。

紅外線對機體免疫功能影響的研究還處於剛起步狀態，在各波段的紅外線中以中波紅外線更易作用於免疫細胞，促進其生物學功能。紅外線的作用除與其波長有關外， 還與其發射的光子數目有關， 即與輻射強度和輻射時間有關， 過量的紅外線輻射還可能對機體造成不良的影響， 其詳細機制有待進一步闡明。


二、紅外線對人體可能造成的不利影響

熱輻射又稱紅外輻射，鋼鐵冶金企業高溫作業環境的主要特點是強熱輻射性高溫。特別是在鋼鐵冶煉、紅鋼熱軋和中型燒結機，是典型的紅外熱輻射接觸作業。短波紅外線可透過角膜進入眼球、房水、虹膜、晶狀體和玻璃體液吸收一部分紅外線而導致白內障，稱之為“紅外線白內障”。

　
太陽光中的紅外線對皮膚的損害作用不同於紫外線。紫外線主要引起光化學反應和光免疫學反應， 而紅外線照射所產生的反應是由於分子振動和溫度升高所引起的。

紅外線還能夠增強紫外線對皮膚的損害作用， 加速皮膚衰老過程。這是由於在自然陽光下， 皮膚受到紫外線和紅外線的雙重作用而引起的。紅外線和紫外線在加速組織變性中的作用是一樣的。紅外線也能促進紫外線引起的皮膚癌的發展。

三、紅外線生物學效應的臨床應用研究

紅外線可被體表淺表組織吸收，有顯著乾燥脫水作用，使局部組織血液循環加快， 起到消炎鎮痛作用。臨床上採用局部外用紅花油加遠紅外線照射來治療褥瘡，發現療效好且見效快。

利用遠紅外線對帶狀皰疹進行治療，結果止痛、止皰和結痴時間均短於對照組。

有實驗表明，生物陶瓷遠紅外線對燒傷治療具有顯著療效。對損傷疼痛的治療，以慢性軟組織損傷療效最好。


遠紅外線治療前後的血液粘度進行觀察，發現低溫激發遠紅外線具有以低溫熱功率效應為主的廣泛的生物學效應，能降低心腦血管疾病患者的血液粘度、防止血栓形成，改善微循環，減輕胸悶、心悸、頭昏、麻木等症狀。