红外辐射基本知识红辐射基本知识.doc

第一章 红外辐射基本知识 第一节 光的本质 关于光的本质，许多世纪以来同时存在互相矛盾的论点,但都在相互补充，不断进步。 一、光的本质 1.光微粒说：早在17世纪牛顿(Newton)就提出光的微粒学说。他认为光是由有弹性的球形微粒所组成，称为“光微粒”。据此牛顿说明了光的直线传播、反射和折射定律。 2.光波动说：与牛顿同时代人惠更斯(Wheegense)提出了光的波动学说。他认为光是以球面波的形式传播的。如果光在传播过程中遇到障碍物的小孔，则在小孔后面形成新的球面波，根据这一理论可以解释光的干涉和衍射现象。 3.电磁波说：19世纪麦克斯(Maxis)提出光的电磁波理论。他认为光是一种在空间传播的电磁波。该理论涉及光的电磁本质，指出光和电磁性质的一致性。证明了X线、紫外线、可见光、红外线和无线电波等在本质上是相同的，所不同的只是波长上的差别而已。 4.量子论说：20世纪初普朗克(Planck)提出光的量子论学说。他认为：发光体的原子在发射光波时，是一份一份地发射的，光源好象射出一个一个“能量颗粒”，每个能量颗粒大小是固定的，称为这种光的一个量子。量子的大小只与这种光的频率有关。据此学说，光除了波动性外，还具有用量子表示的微粒性。量子的大小决定于频率，所以紫外线的量子比较大，可见光的量子次之，红外线的量子更小。该学说能解释光的热效应、化学效应、荧光现象及光压等。 二、光的分类 根椐光的波长分为可见光和不可见光。 1.可见光：占全部电磁波谱的极小部分。当阳光通过棱镜后，由于不同波长的光线穿透介质产生的折射角度不同，因而在棱镜后面的白屏上阳光分散成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。可见光的波长为400(760nm（纳米）。1(m =1000nm(纳米)。 2.紫外线：在紫色光之外端谓紫外线，肉眼不可见光，波长约为4-399nm.在紫外线之外端还有x射线、r射线、宇宙射线。 3.红外线：在红色光之外端谓红外线，亦为不可见光,波长0.76(1000(m。红外线之外端还有微波，无线电波。 第二节 红外辐射的特性 一、红外辐射与红外光谱 一切高于绝对零度（OK，-273.16℃）的物体都有自身的辐射热，只是常温物体的辐射峰值不处在人类视觉范围内，而处于红外波段，因而人眼不能看到常温物体的自身辐射(在自然界事实不存在绝对零度的物体)。 1800年，美国天文学家威．赫谢尔（Ｖ．Ｈershel）在研究太阳光谱各部位的效应时，使一支涂黑了的水银温度计受太阳连续光谱照射，发现在红色那一端外水银柱指示出较高的温度，从而确定了不可见的红外线的存在。此后又发现热效应从紫光到红光逐渐增强，而最大值是在红光边界以外。由此表明在太阳光谱红光边界之外，还存在着人眼看不见的辐射能量，当时称这种辐射能量为“看不见的光线”，后称之为“红外线”，或“红外辐射”。其频率范围为3×1011～4×1014Ｈｚ之间。人体是天然辐射体，辐射率高达0.98,辐射峰值波长为9.3482(m.人体各部位温度的差别，峰值在9 (10. 近几十年来，由于各种性能的高灵敏度红外探测器相继出现，红外技术获得了迅速发展。在波长由0.72(m（720nm）至1000(m的红外波段又分成三个波段，但划分的界限至今尚无统一规定。目前常采用分法有两种，一种是：(即波长0.72～1.5 (m为近红外波段，1.5～5.6 (m为中红外波段，5.6～1000 (m为远红外波段；(0.76(25 (m 为近红外，25(30 (m 为中红外，30(1000 (m为远红外。国内也有另一种划分法，详表1-1。 表1-1 红外光谱区的划分及适用领域 （单位：(m） 适用领域 近红外 中红外 远红外 极远红外 军事、空间和一般应用 0.75(3.0 3.0(6.0 6.0(15.0 15(1000 红外烘烤加热 0.75(1.4 1.4(3.0 3.0(1000 红外光谱研究 0.75(2.5 2.5(25 25(1000 在红外波段中，波长以(m为单位，频率用ｃｍ-1，它表明在真空中１ｃｍ路程内所含波长的数目。 在红外光谱学中，通常用“波数”ū 这个参数来表证。 1 104 ū＝─────＝────── λ（ｃｍ） λ（μｍ） 二、红外线特性 红外线和可见光一样都是电磁波，因此也具有可见光的一般性质，如遵从反射和折射定律；存在着干涉、衍射和偏振及介质中的吸收和散射现象。由于电磁波具有波动性和量子性，所以红外线还以光子形式存在。 光的能量以光量子为单位，即普朗克(Planck)常数h=6.623(10-27尔格 光能 ( =h (v = hc(1/() 可见，红外波长越长能量越小，波