?外? （英語： Infrared ，??IR）是 波? 介乎 微波 ? 可?光 之?的 ?磁波 ，其波長在760 奈米 （nm）至1 毫米 （mm）之間， ^[1] 是波長比紅光長的非可見光，對應頻率約是在430  THz 到300  GHz 的範圍內 ^[2] 。室溫下物體所發出的 熱輻射 多都在此波段。?外?於1800年由 威廉·赫歇爾 首次提出。 地球 吸收及發射紅外線 輻射 對 氣候 具影響，現今紅外線亦應用於不同科技領域。

發現與特性 [ ?? ]

?外?是在1800年由天文學家 威廉·赫歇爾 發現，他通?? ?度? 放置于 太?光? 的?色?域之外????度上升，指出有一種頻率低于紅色光的輻射：肉眼看不見，但仍能使被照射物體表面的溫度上昇。 地球 ? 太陽 ?得的能量中，有超?一半是以吸收?外?的方式。地球吸收及發射紅外線輻射的平衡對其 氣候 有關鍵性的影響。

當分子改變其旋轉或振動的運動方式時，就會吸收或發射紅外線。由紅外線的能量可以?出分子的 振動 模態及其 偶極矩 的變化，因此在?究分子對稱性及其能態時，紅外線是理想的頻率範圍。 紅外線光譜學 ?究在紅外線範圍內的 光子 吸收及發射 ^[3] 。

與光線的關係 [ ?? ]

光線 是一種輻射 電磁波 ，其 波長 分佈自300 nm （ 紫外線 ）到14,000nm（ 遠紅外線 ）。不過以人類的經驗而言，「光域」通常指的是肉 眼 可見的光波域，?是從400nm（紫）到700nm（紅）可以被人類眼睛感覺得到的範圍，一般稱?「可見光域」（Visible）。由於近代科技的發達，人類利用各種「介質」（特殊材質的感應器），把感覺範圍從「可見光」部?向兩端擴充，最低可達到0.08～0.1nm（ X光 , 0.8～1A），最高可達10,000nm（遠紅外線， 熱成像 範圍）。

器件??材料? [ ?? ]

窄?隙半?? ?各?基于?外技?器件的材料基?，包括 ? 、 ? 、 ? 、 ? 、 ? 等元素的化合物及合金。 ^{[4] [5]} 尖端高?功能性?外器件的??常基于窄?隙的?米材料。?米窄?半??中， 量子限制效? 和?子-空穴?合存在相互作用，致使描述和??常面??多挑?。 ^[6] “ ?克斯模型 （ 英? ： Benjamin Lax ） ”? k·p 方法 拓展到了非抛物?性的能????，常用于?理?外范??的 ?子光? 。 ^[7] 利用 密度泛函理? 的第一性原理 超??算 ，被用以了解精?的能?曲率和??的光?子密度，但?算力和算?要求甚高。??者亦常采用" 唐-崔瑟豪斯理? " ^{[8] [9]} 的低?多?迭代法?解?此??。 ^{[10] [11]}

自然界的紅外線 [ ?? ]

陽光的等效溫度?5,780開爾文，其熱輻射的頻譜中有一半是紅外線。在海平面上，陽光在的 輻照度 是每平方公尺1  千瓦 。其中有527瓦的能量是紅外線、445瓦是可見光，而32瓦的能量是 紫外線 ^[12] 。

在地球表面，其溫度遠低於太陽的溫度，幾乎所有的熱輻射都是由不同頻率的紅外線組成。在這些天然的熱輻射源中，只有閃電及火熱到可以?生一些可見光，而火?生的紅外線比可見光還要多。

不同領域的紅外線 [ ?? ]

物體通常會輻射出跨越不同波長的紅外線，但是偵測器的設計通常只能接收感到興趣的特定頻譜寬度以內的輻射。結果是，紅外線通常會被區分成不同波長的較小區段。

一般分類 [ ?? ]

一般使用者的分類是 ^[13] ：

• 近紅外線（NIR, IR-A DIN ）：波長在0.75－1.4 微米 ，以水的吸收來定義，由於在二?化??璃中的低衰減率，通常使用在 光纖 通信中。在這個區域的波長對影像的增?非常敏銳。例如，包括夜視設備，像是夜視鏡。
• 短波長紅外線（SWIR, IR-B DIN ）：1.4－3微米，水的吸收在1,450奈米顯著的增加。1,530至1,560奈米是主導遠距離通信的主要光譜區域。
• 中波長紅外線（MWIR, IR-C DIN ）也稱?中紅外線：波長在3－8微米。被動式的紅外線追熱導向飛彈技術在設計上就是使用3－5微米波段的大氣?口來工作，對飛機紅外線標識的歸航，通常是針對飛機引擎排放的羽流。
• 長波長紅外線（LWIR, IR-C DIN ）：8－15微米。這是"熱成像"的區域，在這個波段的感測器不需要其他的光或外部熱源，例如太陽、月球或紅外燈，就可以獲得完整的熱排放量的被動影像。前視性紅外線（ FLIR ）系統使用這個區域的頻譜，有時也會被歸類?「遠紅外線」。
• 遠紅外線 （FIR）：50－1,000微米（參見 遠紅外線雷射 ）。

NIR和SWIR有時被稱?"反射紅外線"，而MWIR和LWIR有時被稱?"熱紅外線"，這是基於黑體輻射曲線的特性，典型的'熱'物體，像是排氣管，同樣的物體通常在MW的波段會比在LW波段下來得更?明亮。

國際照明委員會分類系統 [ ?? ]

國際照明委員會 建議將紅外線區分?以下三個類別 ^[14] ：

• 紅外線-A (IR-A)：700奈米－1,400奈米（0.7微米－1.4微米）
• 紅外線-B (IR-B)：1,400奈米－3,000奈米（1.4微米－3微米）
• 紅外線-C (IR-C)：3,000奈米－1毫米（3微米－1,000微米）

ISO 20473分類 [ ?? ]

ISO 20473的分類如下：

名稱	縮寫	波長
近紅外線	NIR	0.78－3微米
中紅外線	MIR	3－50微米
遠紅外線	FIR	50 ? 1,000微米

天文學分類方案 [ ?? ]

天文學家通常將以如下的波段區分紅外線的範圍 ^[15] ：

名稱	縮寫	波長
近紅外線	NIR	（0.7-1）至5微米
中紅外線	MIR	5至（25-40）微米
遠紅外線	FIR	（25-40）至（200-350）微米

這種分類不是?精確，而且和發佈的單位有關。這三種區域分別用於觀測不同溫度的範圍，以及不同環境下的空間。

感測器回應分類方案 [ ?? ]

可以依不同感測器可偵測的範圍來分類 ^[16] ：

• 近紅外線：波長範圍?0.7至1.0 μm（由人眼無法偵測的範圍到?可響應的範圍）
• 短波紅外線：波長範圍?1.0至3 μm（由?的截止頻率到大?紅外線?口的截止頻率），InGaAs範圍可以到1.8 μm，一些較不靈敏的鉛鹽也可偵測到此範圍。
• 中波紅外線：波長範圍?3至5 μm（由大?紅外線?口定義，也是 ?化? 及 HgCdTe 可覆蓋的範圍，有時是 ?化鉛 可覆蓋的範圍）
• 長波紅外線：波長範圍?8至12或是7至14 μm（是HgCdTe及 微??射?? （ 英? ： microbolometer ） 可覆蓋的範圍）
• 遠紅外線（VLWIR）：波長範圍?12至30 μm，是??硅可覆蓋的範圍

近紅外線最接近 人眼 可以看到的波長範圍，而中波紅外線及長波紅外線就逐漸地遠離 可見光譜 。其他的定義會依照不同的物理機制（最大發射量的頻率或頻帶，是否會被水吸收等），最新的定義是依照新的技術（常見的?偵測器在1,050 nm以下可以感測，而 ?化?? 則是950 nm至1,7002,600 nm的範圍內可以感測。

依照引用標準的不同，紅外線的波長最短約在700 nm和800 nm之間，但可見光和紅外線沒有明確定義的邊界。人眼對於波長700 nm以上的光較不靈敏，因此若用一般?度的光源發射較長波長的光，人眼無法看到。但用一些高?度的近紅外線光源（例如紅外線 雷射 、紅外線LED、或是將可見光移除後的日光），可以偵測到約780 nm的紅外線，會被視?紅光。?度再高一些的紅外線光源可以讓人眼偵測到波長1050 nm的紅外線，會被視?暗紅色的光束。因此會造成周圍全暗的情形下，用人眼可以看到近紅外線的問題（一般會用間接照明的方式改善此問題）。葉子在近場外線下會格外的明亮，若用紅外線濾鏡濾除可見光，?有一段時間讓眼睛去適應經過紅外線濾鏡後特別暗的影像，人眼有可能可以看到在紅外線下發光的樹葉，也就是 ?勃·伍德 （ 英? ： 伍德 ） 效應 ^[17] 。

紅外線的發現 [ ?? ]

公元1666年 牛頓 發現光譜?測量出3,900 埃 ～7,600 埃 （400nm～700nm）是可見光的波長。1800年4月24日英國 倫敦皇家學會 的 威廉·赫歇爾 發表 太陽光 在可見光譜的紅光之外還有一種不可見的延伸 光譜 ，具有 熱 效應。他所使用的方法?簡單，用一支 溫度計 測量經過 稜鏡 分光後的各色光線溫度，由紫到紅，發現 溫度 逐漸增加，可是當溫度計放到紅光以外的部?，溫度仍持續上昇，因而斷定有紅外線的存在。在 紫外線 的部?也做同樣的測試，但溫度?沒有增高的反應。紫外線是1801年由RITTER用 ?化銀 感光劑所發現。

底片 所能感應的近紅外線波長是肉眼所能看見光線 波長 的兩倍，用底片可以記錄到的波長上限是13,500 埃 ，如果再加上其?特殊的設備，則最高可以達到20,000 埃 ，再往上就必須用物理儀器偵測了。

紅外線輻射源區分 [ ?? ]

紅外線 輻射 源可區分?四部?：

1. 白熾發光區 （Actinic range）：或稱「光化反應區」，由 白熾 物體?生的 射線 ，自可見光域到紅外域。如 燈泡 （?絲燈，TUNGSTEN FILAMENT LAMP）， 太陽 。
2. 熱體輻射區 （Hot-object range）：由非白熾物體?生的熱射線，如電 ?斗 及其?的 電熱器 等，平均溫度約在400℃左右。
3. 發熱傳導區 （Calorific range）由滾沸的熱水或熱蒸汽管?生的熱射線。平均溫度低於200℃，此區域又稱?「非光化反應區」（Non-actinic）。
4. 溫體輻射區 （Warm range）：由 人體 、 動物 或 地熱 等所?生的 熱射線 ，平均溫度約?40℃左右。

• 站在照相與 攝影 技術的觀點來看感光特性：光波的能量與感光材料的敏感度是造成感光最主要的因素。 波長 愈長，能量愈弱，?紅外線的能量要比可見光低，比 紫外線 更低。但是高能量波所必須面對的?一個難題就是：能量愈高 穿透力 愈?，無法形成 反射波 使感光材料?取影像，例如 X光 ，就必須在被照物體的背後取像。因此，攝影術就必須往長波長的方向??「近紅外線」部?發展。以造影?目標的近紅外線攝影術，隨著化學與電子科技的進展，演化出下列三個方向：

1. 近紅外線底片：以波長700nm～900nm的近紅外線?主要感應範圍，利用加入特殊染料的 乳劑 ?生 光化學反應 ，使此一波域的光變化轉?化學變化形成 影像 。
2. 近紅外線電子感光材料：以波長700nm～2,000nm的近紅外線?主要感應範圍，?是利用以 ? ?主的 化合物晶體 ?生 光電反應 ，形成電子影像。
3. 中、遠紅外線熱像感應材料：以波長3,000nm～14,000nm的中紅外線及遠紅外線?主要感應範圍，利用特殊的感應器及冷?技術，形成電子影像。

紅外線和溫室效應 [ ?? ]

地球 表面及雲會吸收 太陽 發射的可見光及輻射，再以紅外線的形式發射到大氣層中。大氣中的特定物質（例如雲裡的水滴和水蒸氣，還有 二?化? 、 甲? 、 一?化? 、 六?化硫 及 ???化物 ^[18] 等）會吸收紅外線，再發射回地球。 溫室效應 可以提高大氣層及地表的溫度 ^[19] 。

涉及主題和應用包括 黑??射 、 太?能?池 以及 ?外通?技? 。

科技應用 [ ?? ]

?外?可用在軍事、工業、科學及醫學的應用中。紅外線夜視裝置利用?時的近紅外線影像，可以在不被?覺的情形下在夜間觀察人或是動物。 紅外線天文學 利用有感測器的 望遠鏡 穿透太空的星塵（例如 分子雲 ），檢測像是 行星 等星體，以及檢測早期宇宙留下的 紅移 星體 ^[20] 。紅外線熱顯像相機可以檢測隔?系統的熱損失，觀?皮膚中血液流動的變化，以及電子設備的過熱。?外?穿透 云 ? 的能力比可?光强，像 紅外線導引 常用在飛彈的導航、 熱成像儀 及 夜視鏡 可以用在不同的應用上、 ?外天文? 及 遠紅外線天文學 可在天文學中應用?外?的技術。

參考資料 [ ?? ]

? ? ? 電磁波譜 伽?射? X射? 紫外? 可?光 ?外? 微波 无??波 ←  波?越短         波?越?  → ←  ?率越高         ?率越低  → 可?光 ? 橙 ? ? ? 藍 紫 微波 W波段 （ 英? ： W band ） V波段 （ 英? ： V band ） Q波段 （ 英? ： Q band ） Ka波段 K波段 Ku波段 X波段 S波段 C波段 L波段 頻率 兆赫輻射 （THF） ?高? （EHF） 超高? （SHF） 特高? （UHF） 甚高? （VHF） 高頻 （HF） 中頻 （MF） 低頻 （LF） 甚低? （VLF） 特低頻 （ULF） 超低頻 （SLF） 極低頻 （ELF） 波? 微波 短波 中波 長波

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