红外技术的物理基础简单介绍
2012-10-19
大气传输特性
大气中的二氧化破、水蒸气、臭氧等对各种波长的红外线有着不同程度的吸收。有些波段的红外线被吸收得多，不易透过大气传播；有些被吸收得少，容易透过大气。这些能透过或能较多透过大气的红外波段称“大气窗口”，红外线有三个大气窗口：0.75～2.5µm、3～5µm 、8～14µm。战争中主要军事目标辐射的红外线大都在窗口内。
导弹辐射的红外线波段是1～3µm．处于第一窗口；喷气飞机辐射的红外线波段是3～4µm ，坦克发动机辐射的红外线约5µm ，均位于第二窗口；装备、工厂、人员等地面和水上目标辐射8～14µm的红外线，处在第三窗口。故第一窗口的红外装里可用于侦察导弹，第二窗口可用于制导、侦察和跟踪；第三窗口可用于观察地面和水上的一般军事目标。除吸收效应外，红外线在大气中传播时，还会被尘埃、雾滴等散射，在传播方向上不断衰减。散射效应对近红外线影响较大，对中、远红外影响较小，故中远红外线热像仪适于全天候和远距离的传输。
红外光电效应
当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象叫做光电效应。红外线光子的能量低于可见光光子，它能对一些较活泼的金属产生光电效应（即红外光电效应），红外光电效应是红外技术得到应用的关健。通过红外光电效应可把红外光转换成电信号，经放大后，作用到荧光屏上，再把电信号转换成可见的光，使人眼看得见红外线照射的物体。
红外辐射
实验表明，物体在任何温度下都要向周围空间辐射电磁波，物体在一定时间内向周围辐射电磁波的能量的多少以及能童按波长（或频率）的分布与物体的温度有关。在室温下，大多数物体发出的辐射能分布在电磁波谱的红外线部分，随着温度的升高，辐射能盒也随着增加。同时，辐射能的分布逐渐向频率高的方向移动，即温度愈高，辐射能中高频电磁波成份愈多。
自然界的一切物体都是红外辐射源，物体温度不同，辐射的红外线波长就不同，温度越高波长越短，并且产生的红外线越多。这种红外辐射的普遍性和差异性正是红外技术有着广泛应用的根本原因。根据辐射特性，知道了军事目标的温度范围，就可求出其辐射红外波长的范围，选用相应的红外热像仪，可探测目标与景物的红外辐射差异。这种差异体现在目标与景物的温度分布，故所形成的图像叫热图像，热图像通过红外光-电-光信号的转换，成为可见光图像，即可从复杂的背景里识别目标。
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