紅外技術的物理基礎簡單介紹
2012-10-19
大氣傳輸特性
大氣中的二氧化破、水蒸氣、臭氧等對各種波長的紅外線有著不同程度的吸收。有些波段的紅外線被吸收得多，不易透過大氣傳播；有些被吸收得少，容易透過大氣。這些能透過或能較多透過大氣的紅外波段稱“大氣窗口”，紅外線有三個大氣窗口：0.75～2.5µm、3～5µm 、8～14µm。戰爭中主要軍事目標輻射的紅外線大都在窗口內。
導彈輻射的紅外線波段是1～3µm．處于第一窗口；噴氣飛機輻射的紅外線波段是3～4µm ，坦克發動機輻射的紅外線約5µm ，均位于第二窗口；裝備、工廠、人員等地面和水上目標輻射8～14µm的紅外線，處在第三窗口。故第一窗口的紅外裝里可用于偵察導彈，第二窗口可用于制導、偵察和跟蹤；第三窗口可用于觀察地面和水上的一般軍事目標。除吸收效應外，紅外線在大氣中傳播時，還會被塵埃、霧滴等散射，在傳播方向上不斷衰減。散射效應對近紅外線影響較大，對中、遠紅外影響較小，故中遠紅外線熱像儀適于全天候和遠距離的傳輸。
紅外光電效應
當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現象叫做光電效應。紅外線光子的能量低于可見光光子，它能對一些較活潑的金屬產生光電效應（即紅外光電效應），紅外光電效應是紅外技術得到應用的關健。通過紅外光電效應可把紅外光轉換成電信號，經放大后，作用到熒光屏上，再把電信號轉換成可見的光，使人眼看得見紅外線照射的物體。
紅外輻射
實驗表明，物體在任何溫度下都要向周圍空間輻射電磁波，物體在一定時間內向周圍輻射電磁波的能量的多少以及能童按波長（或頻率）的分布與物體的溫度有關。在室溫下，大多數物體發出的輻射能分布在電磁波譜的紅外線部分，隨著溫度的升高，輻射能盒也隨著增加。同時，輻射能的分布逐漸向頻率高的方向移動，即溫度愈高，輻射能中高頻電磁波成份愈多。
自然界的一切物體都是紅外輻射源，物體溫度不同，輻射的紅外線波長就不同，溫度越高波長越短，并且產生的紅外線越多。這種紅外輻射的普遍性和差異性正是紅外技術有著廣泛應用的根本原因。根據輻射特性，知道了軍事目標的溫度范圍，就可求出其輻射紅外波長的范圍，選用相應的紅外熱像儀，可探測目標與景物的紅外輻射差異。這種差異體現在目標與景物的溫度分布，故所形成的圖像叫熱圖像，熱圖像通過紅外光-電-光信號的轉換，成為可見光圖像，即可從復雜的背景里識別目標。
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