?外?
(英?:
Infrared
,??IR)是
波?
介乎
微波
?
可?光
之?的
?磁波
,其波?在760
?米
(nm)至1
毫米
(mm)之?,
[1]
是波?比?光?的非可?光,???率?是在430
THz
到300
GHz
的范??
[2]
。室?下物?所?出的
??射
多都在此波段。?外?于1800年由
威廉·赫歇?
首次提出。
地球
吸收及?射?外?
?射
?
?候
具影?,?今?外?亦?用于不同科技?域。
???特性
[
??
]
?外?是在1800年由天文?家
威廉·赫歇?
??,他通??
?度?
放置于
太?光?
的?色?域之外????度上升,指出有一??率低于?色光的?射:肉眼看不?,但仍能使被照射物?表面的?度上升。
地球
?
太?
?得的能量中,有超?一半是以吸收?外?的方式。地球吸收及?射?外??射的平衡?其
?候
有??性的影?。
?分子改?其旋?或振?的??方式?,就?吸收或?射?外?。由?外?的能量可以?出分子的
振?
模?及其
偶?矩
的?化,因此在?究分子??性及其能??,?外?是理想的?率范?。
?外?光??
?究在?外?范??的
光子
吸收及?射
[3]
。
?光?的?系
[
??
]
光?
是一??射
?磁波
,其
波?
分布自300
nm
(
紫外?
)到14,000nm(
??外?
)。不?以人?的??而言,“光域”通常指的是肉
眼
可?的光波域,?是?400nm(紫)到700nm(?)可以被人?眼睛感?得到的范?,一般??“可?光域”(Visible)。由于近代科技的??,人?利用各?“介?”(特殊材?的感?器),把感?范??“可?光”部分向?端?充,最低可?到0.08~0.1nm(
X光
, 0.8~1A),最高可?10,000nm(??外?,
?成像
范?)。
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
”?
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?外?
[
??
]
?光的等效?度?5,780??文,其??射的??中有一半是?外?。在海平面上,?光在的
?照度
是每平方米1
千瓦
。其中有527瓦的能量是?外?、445瓦是可?光,而32瓦的能量是
紫外?
[12]
。
在地球表面,其?度?低于太?的?度,?乎所有的??射都是由不同?率的?外??成。在?些天然的??射源中,只有??及火?到可以?生一些可?光,而火?生的?外?比可?光?要多。
不同?域的?外?
[
??
]
物?通常??射出跨越不同波?的?外?,但是??器的??通常只能接收感到?趣的特定???度以?的?射。?果是,?外?通常?被?分成不同波?的?小?段。
一般分?
[
??
]
一般使用者的分?是
[13]
:
- 近?外?(NIR, IR-A
DIN
):波?在0.75-1.4
微米
,以水的吸收?定?,由于在二?化硅?璃中的低衰?率,通常使用在
光?
通信中。在???域的波??影像的增强非常敏?。例如,包括夜???,像是夜??。
- 短波??外?(SWIR, IR-B
DIN
):1.4-3微米,水的吸收在1,450奈米?著的增加。1,530至1,560奈米是主??距?通信的主要光??域。
- 中波??外?(MWIR, IR-C
DIN
)也??中?外?:波?在3-8微米。被?式的?外?追??向??技?在??上就是使用3-5微米波段的大??口?工作,??机?外???的?航,通常是???机引擎排放的羽流。
- ?波??外?(LWIR, IR-C
DIN
):8-15微米。?是"?成像"的?域,在??波段的感?器不需要其他的光或外部?源,例如太?、月球或?外?,就可以?得完整的?排放量的被?影像。前?性?外?(
FLIR
)系?使用???域的??,有?也?被???“??外?”。
- ??外?
(FIR):50-1,000微米(??
??外?激光
)。
NIR和SWIR有?被??"反射?外?",而MWIR和LWIR有?被??"??外?",?是基于黑??射曲?的特性,典型的'?'物?,像是排?管,同?的物?通常在MW的波段?比在LW波段下?得更?明亮。
??照明委??分?系?
[
??
]
??照明委??
建???外??分?以下三???
[14]
:
- ?外?-A (IR-A):700奈米-1,400奈米(0.7微米-1.4微米)
- ?外?-B (IR-B):1,400奈米-3,000奈米(1.4微米-3微米)
- ?外?-C (IR-C):3,000奈米-1毫米(3微米-1,000微米)
ISO 20473分?
[
??
]
ISO 20473的分?如下:
名?
|
??
|
波?
|
近?外?
|
NIR
|
0.78-3微米
|
中?外?
|
MIR
|
3-50微米
|
??外?
|
FIR
|
50 ? 1,000微米
|
天文?分?方案
[
??
]
天文?家通常?以如下的波段?分?外?的范?
[15]
:
名?
|
??
|
波?
|
近?外?
|
NIR
|
(0.7-1)至5微米
|
中?外?
|
MIR
|
5至(25-40)微米
|
??外?
|
FIR
|
(25-40)至(200-350)微米
|
??分?不是?精?,而且和?布的?位有?。?三??域分?用于??不同?度的范?,以及不同?境下的空?。
感?器回?分?方案
[
??
]
可以依不同感?器可??的范??分?
[16]
:
- 近?外?:波?范??0.7至1.0 μm(由人眼无法??的范?到硅可??的范?)
- 短波?外?:波?范??1.0至3 μm(由硅的截止?率到大??外??口的截止?率),InGaAs范?可以到1.8 μm,一些?不?敏的??也可??到此范?。
- 中波?外?:波?范??3至5 μm(由大??外??口定?,也是
?化?
及
HgCdTe
可覆盖的范?,有?是
?化?
可覆盖的范?)
- ?波?外?:波?范??8至12或是7至14 μm(是HgCdTe及
微??射??
可覆盖的范?)
- ??外?(VLWIR):波?范??12至30 μm,是??硅可覆盖的范?
近?外?最接近
人眼
可以看到的波?范?,而中波?外?及?波?外?就逐?地??
可?光?
。其他的定??依照不同的物理机制(最大?射量的?率或??,是否?被水吸收等),最新的定?是依照新的技?(常?的硅??器在1,050 nm以下可以感?,而
?化??
?是950 nm至1,7002,600 nm的范??可以感?。
依照引用?准的不同,?外?的波?最短?在700 nm和800 nm之?,但可?光和?外??有明?定?的?界。人眼?于波?700 nm以上的光?不?敏,因此若用一般强度的光源?射??波?的光,人眼无法看到。但用一些高强度的近?外?光源(例如?外?
激光
、?外?LED、或是?可?光移除后的日光),可以??到?780 nm的?外?,?被???光。强度再高一些的?外?光源可以?人眼??到波?1050 nm的?外?,?被??暗?色的光束。因此?造成周?全暗的情形下,用人眼可以看到近?外?的??(一般?用?接照明的方式改善此??)。?子在近?外?下?格外的明亮,若用?外????除可?光,?有一段???眼睛去适????外???后特?暗的影像,人眼有可能可以看到在?外?下?光的??,也就是
?勃·伍德
效?
[17]
。
?外?的??
[
??
]
公元1666年
牛?
??光???量出3,900
埃
~7,600
埃
(400nm~700nm)是可?光的波?。1800年4月24日英?
?敦皇家??
的
威廉·赫歇?
?表
太?光
在可?光?的?光之外?有一?不可?的延伸
光?
,具有
?
效?。他所使用的方法???,用一支
?度?
?量??
??
分光后的各色光??度,由紫到?,??
?度
逐?增加,可是??度?放到?光以外的部分,?度仍持?上升,因而?定有?外?的存在。在
紫外?
的部分也做同?的??,但?度??有增高的反?。紫外?是1801年由RITTER用
?化?
感光?所??。
底片
所能感?的近?外?波?是肉眼所能看?光?
波?
的?倍,用底片可以??到的波?上限是13,500
埃
,如果再加上其?特殊的??,?最高可以?到20,000
埃
,再往上就必?用物理?器??了。
?外??射源?分
[
??
]
?外?
?射
源可?分?四部分:
- 白??光?
(Actinic range):或?“光化反??”,由
白?
物??生的
射?
,自可?光域到?外域。如
?泡
(???,TUNGSTEN FILAMENT LAMP),
太?
。
- ???射?
(Hot-object range):由非白?物??生的?射?,如?
?斗
及其?的
??器
等,平均?度?在400℃左右。
- ?????
(Calorific range)由?沸的?水或?蒸汽管?生的?射?。平均?度低于200℃,此?域又??“非光化反??”(Non-actinic)。
- ???射?
(Warm range):由
人?
、
?物
或
地?
等所?生的
?射?
,平均?度??40℃左右。
- 站在照相?
?影
技?的?点?看感光特性:光波的能量?感光材料的敏感度是造成感光最主要的因素。
波?
愈?,能量愈弱,??外?的能量要比可?光低,比
紫外?
更低。但是高能量波所必?面?的?一???就是:能量愈高
穿透力
愈强,无法形成
反射波
使感光材料?取影像,例如
X光
,就必?在被照物?的背后取像。因此,?影?就必?往?波?的方向??“近?外?”部分?展。以造影?目?的近?外??影?,?着化???子科技的?展,演化出下列三?方向:
- 近?外?底片:以波?700nm~900nm的近?外??主要感?范?,利用加入特殊染料的
乳?
?生
光化?反?
,使此一波域的光?化??化??化形成
影像
。
- 近?外??子感光材料:以波?700nm~2,000nm的近?外??主要感?范?,?是利用以
硅
?主的
化合物晶?
?生
光?反?
,形成?子影像。
- 中、??外??像感?材料:以波?3,000nm~14,000nm的中?外?及??外??主要感?范?,利用特殊的感?器及冷却技?,形成?子影像。
?外?和?室效?
[
??
]
地球
表面及云?吸收
太?
?射的可?光及?射,再以?外?的形式?射到大??中。大?中的特定物?(例如云里的水滴和水蒸?,?有
二?化?
、
甲?
、
一?化?
、
六?化硫
及
???化物
[18]
等)?吸收?外?,再?射回地球。
?室效?
可以提高大??及地表的?度
[19]
。
涉及主?和?用包括
黑??射
、
太?能?池
以及
?外通?技?
。
科技?用
[
??
]
?外?可用在?事、工?、科?及??的?用中。?外?夜??置利用??的近?外?影像,可以在不被??的情形下在夜??察人或是?物。
?外?天文?
利用有感?器的
望??
穿透太空的星?(例如
分子云
),??像是
行星
等星?,以及??早期宇宙留下的
?移
星?
[20]
。?外???像相机可以??隔?系?的??失,??皮?中血液流?的?化,以及?子??的??。?外?穿透
云
?
的能力比可?光强,像
?外??引
常用在??的?航、
?成像?
及
夜??
可以用在不同的?用上、
?外天文?
及
??外?天文?
可在天文?中?用?外?的技?。
?考?料
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