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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。
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光線與"紅外線"的關係
光線是一種輻射電磁波,其波長分佈自300nm(紫外線)到14,000nm(遠紅外線)。不過以人類的經驗而言,「光域」通常指的是肉眼可見的光波域,即是從400nm(紫)到700nm(紅)可以被人類眼睛感覺得到的範圍,一般稱為「可見光域」(Visible)。由於近代科技的發達,人類利用各種「介質」(特殊材質的感應器),把感覺範圍從「可見光」部份向兩端擴充,最低可達到0.08~0.1nm(X-RAY, 0.8~1A),最高可達10,000nm(遠紅外線,熱像範圍)。
紅外線的波長範圍:
近紅外線 | (Near Infra-red, NIR)| 700~ 2,000nm | 0.7~2 MICRON
中紅外線 | (Middle Infra-red, MIR)| 3,000~ 5,000nm | 3~5 MICRON
遠紅外線 | (Far Infra-red, FIR)| 8,000~14,000nm | 8~14 MICRON
紅外線的發現
西元1666年牛頓發現光譜並測量出3,900A~7,600A(400nm~700nm)是可見光的波長。1800年4月24日英國倫敦皇家學院(ROYAL SOCIETY)的Sir WILLIAM HERSCHEL發表太陽光在可見光譜的紅光之外還有一種不可見的延伸光譜,具有熱效應。他所使用的方法很簡單,用一支溫度計測量經過稜鏡分光後的各色光線溫度,由紫到紅,發現溫度逐漸增加,可是當溫度計放到紅光以外的部份,溫度仍持續上昇,因而斷定有紅外線的存在。在紫外線的部份也做同樣的測試,但溫度並沒有增高的反應。紫外線是1801年由RITTER用氯化銀(Silver chloride)感光劑所發現的。
底片所能感應的近紅外線波長是肉眼所能看見光線波長的兩倍,用底片可以記錄到的波長上限是13,500A,如果再加上其它特殊的設備,則最高可以達到20,000A,再往上就必須用物理儀器偵測了。
紅外線輻射源區分(Infrared radiation) 紅外線輻射源可區分為四部份:
1.白熾發光區(Actinic range):
或稱「光化反應區」,由白熾物體產生的射線,自可見光域到紅外域。如燈泡(鎢絲燈,TUNGSTEN FILAMENT LAMP),太陽。
2.熱體輻射區(Hot-object range):
由非白熾物體產生的熱射線,如電熨斗及其它的電熱器等,平均溫度約在400℃左右。
3.發熱傳導區(Calorific range):
由滾沸的熱水或熱蒸汽管產生的熱射線。平均溫度低於200℃,此區域又稱為「非光化反應區」(Non-actinic)。
4.溫體輻射區(Warm range):
由人體、動物或地熱等所產生的熱射線,平均溫度約為40℃左右。
站在照相與攝影技術的觀點來看感光特性:光波的能量與感光材料的敏感度是造成感光最主要的因素。波長愈長,能量愈弱,即紅外線的能量要比可見光低,比紫外線更低。但是高能量波所必須面對的另一個難題就是:能量愈高穿透力愈強,無法形成反射波使感光材料擷取影像,例如X光,就必須在被照物體的背後取像。因此,攝影術就必須往長波長的方向--「近紅外線」部份發展。以造影為目標的近紅外線攝影術,隨著化學與電子科技的進展,演化出下列三個方向:
1.近紅外線底片:
以波長700nm~900nm的近紅外線為主要感應範圍,利用加入特殊染料的乳劑產生光化學反應,使此一波域的光變化轉為化學變化形成影像。
2.近紅外線電子感光材料:
以波長700nm~2,000nm的近紅外線為主要感應範圍,它是利用以矽為主的化合物晶體產生光電反應,形成電子影像。
3.中、遠紅外線熱像感應材料:
以波長3,000nm~14,000nm的中紅外線及遠紅外線為主要感應範圍,利用特殊的感應器及冷卻技術,形成電子影像。