第2章 红外热成像检测原理

2.1 红外线

2.1.1 电磁波属性

红外线又称热射线，是由英国德裔科学家F.W.赫歇尔（Friedrich William Herschel）在1800年发现的。红外线实质上是一种电磁波，与γ射线、X射线、紫外线、可见光、微波、无线电波等一样，是分处在不同波段的电磁波。电磁波谱分布图如图2-1所示。

图2-1 电磁波谱分布图

由电磁波谱分布图可知，红外线介于可见光与微波之间，其光谱范围为0.78～1000μm，频率介于3×1011～4×1014Hz。为了研究不同红外波段的特性，根据不同的波长范围，红外线可以进一步分为近红外线（0.78～3μm）、中红外线（3～6μm）、中远红外线（6～25μm）、远红外线（25～1000μm）。研究发现，自然界中的所有物体，只要温度高于绝对零度，即-273.15℃，都会向周围辐射能量。物体在对外发出热辐射的同时也不断吸收周围物体投射到它上面的热辐射，并把吸收的辐射能重新转变成热能。辐射换热为物体之间相互辐射和吸收的总效果。一般工程上所指的热辐射包括可见光、部分紫外线和红外线。

由于红外辐射是一种电磁波辐射，因此它具有波动性和粒子性两个特性。在波动性方面，红外辐射存在吸收、反射和透射等现象；在粒子性方面，红外辐射会以光量子的形式被物体吸收和发射。