Инфракрасное излучение ( ИК ), иногда называемое инфракрасным светом , представляет собой электромагнитное излучение (ЭМИ) с большей длиной волны , чем у видимого света . Поэтому он невидим для человеческого глаза. Обычно считается, что ИК охватывает длины волн от примерно 1 миллиметра (300 ГГц ) до номинального красного края видимого спектра , около 700 нанометров (430 ТГц ) [1] [ необходима проверка ] (хотя более длинные волны ИК часто обозначаются как терагерцовое излучение). Излучение черного тела от объектов с температурой около комнатной почти полностью приходится на инфракрасные волны. Как форма электромагнитного излучения, ИК распространяет энергию и импульс со свойствами, соответствующими как свойствам волны , так и частицы , фотона .
Давно было известно, что огонь излучает невидимое тепло; в 1681 году новатор-экспериментатор Эдме Мариотт показал, что стекло, хотя и прозрачное для солнечного света, препятствует лучистому теплу. [2] [3] В 1800 году астроном сэр Уильям Гершель открыл, что инфракрасное излучение является типом невидимого излучения в спектре с более низкой энергией, чем красный свет, посредством его воздействия на термометр . [4] Исследования Гершеля в конце концов показали, что немногим более половины энергии Солнца поступает на Землю в виде инфракрасного излучения. Баланс между поглощаемым и испускаемым инфракрасным излучением оказывает важное влияние на климат Земли..
Инфракрасное излучение испускается или поглощается молекулами при изменении вращательно-колебательных движений. Он возбуждает колебательные моды в молекуле за счет изменения дипольного момента , что делает его полезным частотным диапазоном для изучения этих энергетических состояний молекул правильной симметрии. Инфракрасная спектроскопия исследует поглощение и пропускание фотонов в инфракрасном диапазоне. [5]
Инфракрасное излучение используется в промышленных, научных, военных, коммерческих и медицинских целях. Приборы ночного видения, использующие активную подсветку ближнего инфракрасного диапазона, позволяют наблюдать за людьми или животными, не обнаруживая наблюдателя. Инфракрасная астрономия использует телескопы , оснащенные датчиками, для проникновения в запыленные области космоса, такие как молекулярные облака , для обнаружения таких объектов, как планеты , и для наблюдения за объектами с сильным красным смещением из первых дней Вселенной . [6] Инфракрасные тепловизионные камеры используются для обнаружения потерь тепла в изолированных системах, для наблюдения за изменением кровотока в коже и для обнаружения перегрева электрических компонентов. [7]
Военные и гражданские приложения включают обнаружение целей , наблюдение , ночное видение , самонаведение и отслеживание. Люди при нормальной температуре тела излучают в основном на длинах волн около 10 мкм (микрометров). Невоенное использование включает анализ тепловой эффективности , мониторинг окружающей среды, инспекции промышленных объектов, обнаружение роста , дистанционное измерение температуры, беспроводную связь ближнего действия , спектроскопию и прогнозирование погоды .
Общепринятого определения диапазона инфракрасного излучения не существует. Обычно считается, что он простирается от номинального красного края видимого спектра на 700 нанометров (нм) до 1 миллиметра (мм). Этот диапазон длин волн соответствует диапазону частот приблизительно от 430 ТГц до 300 ГГц . За пределами инфракрасного диапазона находится микроволновая часть электромагнитного спектра . Все чаще терагерцовое излучение считается частью микроволнового диапазона, а не инфракрасного, в результате чего граница инфракрасного диапазона сдвигается до 0,1 мм (3 ТГц).