U8
Ли "i
О
и
а
е
ную ооласть между красным концом видимого света (с длиной волны К ок. 0,76 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (К~1 ≈ 2 мм). Верх, граница И. и. определяется чувствительностью человеческого глаза к видимому излучению, а нижняя ≈ условна, т, к. ИК-дианазон перекрывается радиодиапазоном длин волн. ИК-область спектра обычно делят на ближнюю (0,76≈2,5 мкм), среднюю (2,5≈50 мкм) и дал╦кую (50≈2000 мкм). И. и. подчиняется всем законам оптики и относится к оптич. излучению.
И. и. не видимо глазом, но созда╦т ощущение тепла и поэтому часто наз. тепловым. Спектр И. и. может состоять из отд. линий, полос или быть непрерывным в зависимости от испускающего его источника. Линейчатые
11 12
Рис. 1. Инфракрасный спектр излучения ртути. J≈12 ≈ спектральные линии, длины волн которых в мкм равны: J ≈ 1,014; 2 ≈ 1,129; Л ≈ 1,357; 4 ≈ 1,367; 5 ≈ 1,395; 6 ≈ 1,530; 7 ≈ 1,61)2; S ≈ 1,707 и 1,711; 9 ≈ 1,814; 10 ≈ 1,970; 11 ≈ 2,249;
12 ≈ 2,326.
ИК-спектры испускают возбужд╦нные атомы или ионы при переходах между близко расположенными электронными уровнями энергии (рис. 1; см. А томные спектры). Полосатые ИК-снектры наблюдаются в спектрах испускания возбужденных молекул, возникающих при переходах между колебат. и вращат. уровнями энергии,≈ колебат. и вращат. спектры (см. Молекулярные спектры). Колебат. и колебательно-вращат. спектры расположены гл. обр, в средней, а чисто вращатель-лые _ в дал╦кой ИК-области. Непрерывный ИК-снектр излучают нагретые тв╦рдые и жидкие тела.
Абс. и относит, доля И. и, нагретого тв╦рдого тела зависит от его темп-ры. При темп-pax ниже 500 К излучение почти целиком расположено в ИК-области (тело кажется т╦мным). Однако полная энергия излу-ченил при таких темп-pax мала. При повышении темп-ры доля излучения в видимой области увеличивается, тело становится т╦мно-красным, затем красным, ж╦лтым и, наконец, при темп-pax выше 5000 К белым; при этом вместе с полной энергией излучения раст╦т и энергия И. и. Строгая зависимость энергии излучения нагретых тел от теми-ры существует только для абсолютно ч╦рного тела. Тепловое излучение всех диапазонов длин
близко к распределению энергии ч╦рного излучения с максимумом при Х?^9,5 мкм.
Источники И. и. Наиболее распростран╦нные источники И. и. ≈ лампы накаливания с вольфрамовой нитью мощностью до 1 кВт, 70≈80% излучаемой энергий к-рых приходится на ИИ-диапазон (они используются, напр,, для сушки и нагрела), а также угольная электрич. дуга, газоразрядные лампы, элсктрич. спирали из нихромо-вой проволоки. Для ИК-фотографии и в нек-рых ИК-приборах (напр., приборах ночного видения) для выде-ленин И. и, применяют ИК-светофильтры. В науч. исследованиях (напр., в инфракрасной спектроскопии) применяют разл. спец. источники И. и. в зависимости от области спектра. Так, в ближней ИК-области (Х=0,76≈ 2,5 мкм) источником И. и. служит ленточная вольфрамовая лампа, в средней ИК-области (2,5≈25 мкм) ≈ штифт Нернста и глобар, и области Я~20 ≈ 100 мкм ≈ платиновая полоска, покрытая тонким слоем окислов нек-рых редкоземельных металлов; в дал╦кой ИК-области (100≈1600 мкм} ≈ ртутная кварцевая лампа высокого давления. Источниками И. и. являются не-к-рыс ИК-лазеры: лазер на пиодимовом стекле (Х= ≈ 1,00 мкм), гелий-неоновый лазер (Я= 1,15 мкм и 3,39 мкм), СО-лазер (^~5, 08≈ 6,66 мкм), С02-лазер
~9, 12≈ 11,28 мкм), лазер на парах воды (Х~ мкм), HCN-лазер (Я~773 мкм), хим. лазер на
смеси Н и С1
≈ 3,8 мкм), полупроводниковые
Рис. 2. Кривые излучения абсолютно черного тела Л и вольфрама -В при температуре 24ГИ) °К. Защтрихо-яакная часть ≈ излучение иолъфрама в И К-облаСти; интервал 0,4≈0,74 мкм ≈ видимая область.
0,4 0,74
Х.мкм
182
волн реальных тел меньше, чем излучение абсолютно ч╦рного тела той же темп-ры, и может носить селективный характер. Напр., излучение накал╦нного вольфрама в ИК-области отличается от излучения черного тела больше, чем в видимой области спектра (рис. 2). Излучение Солнца близко к излучению абсолютно ч╦рного тела с темп-рой около 0000 "К, прич╦м около 50% энергии излучения расположено в ИК-области. Распределение энергии излучения человеческого тела в ИК-обла-
лазеры на GaAs (Х~0,83≈0,92 мкм), InSb (Х~4,8≈ 5,3 мкм), (Ph, Sn) Те (Я~6,5≈32 мкм) и др. Многие ИК-лазеры могут работать в режиме перестраиваемой частоты излучения.
Методы обнаружения и измерения И. и. основаны на преобразовании энергии И. и. в др. виды энергии, методы регистрации к-рых хорошо разработаны, В тепловых при╦мниках поглощ╦нное И. и. вызывает повышение темп-ры термочувствит. элемента, к-рое тем или иным способом регистрируется. Тепловые при╦мники могут работать практически во всей области И. и. В фо-тоэлектрич, при╦мниках поглощ╦нное И. и, приводит к появлению или изменению электрич. тока или напряжения. Такие при╦мники в отличие от тепловых селективны, т. е. чувствительны лишь в определ. ИК-области спектра (см. При╦мники оптического излучения). Мн. фотоэлектрич, при╦мники И. и. особенно для средней и дал╦кой ИК-области спектра работают лишь в охлажд╦нном состоянии. В качестве при╦мников И. и. также используются приборы, основанные на усилении пли тушении люминесценции под действием И. п., а также т. п. антистоксовы люминофоры (см. Антисток-сова люминесценция), непосредственно преобразующие И. и, в видимое (люминофор с ионами Yb и Ег прообразует излучение псодимового лазера Я = 1,06 мкм в видимое с Й≈0,7 мкм). Спец. фотопл╦нки и пластинки -≈ инфрапластипки ≈ также чувствительны к И. и. (до Д,=1,3 мкм).
Существуют также спец. приборы, к-рые позволяют пут╦м регистрации собств. теплового И. и. получить распределение темп-ры по поверхности объекта, т. е.-его тепловое (или температурное) изображение. Это т. н, тепловое изображение можно преобразовать в видимое изображение, в к-ром яркость видимого изображения в отд. точках пропорциональна темп-ре соответствующих точек объекта. Изображение, полученное в этих приборах, не является ИК-изображеиисм в обычном смысле, т. к, да╦т лишь картину распределения темп-ры на поверхности объекта.
Приборы визуализации И. и, делятся на нескапируго-щце и сканирующие. В первых И. и. регистрируется непосредственно на фотопл╦нке или люминесцентном экране, а также на зкране с помощью электронно-оптических преобразователей (ЭОЩ или эвапорог-рафов, К сканирующим приборам относятся тепло-визоры или термографы с оитико-механич. сканированием объекта. Область чувствительности ЭОП определяется чувствительностью к И. и. фотокатода ii ue
