1.什么是紅外輻射？

所有在自然界中的物體，只要溫度高于絕對零度（-273.15°C）就會向外輻射紅外能量。這種紅外輻射的本質(zhì)是產(chǎn)生于熱能引起的輻射現(xiàn)象，屬于電磁輻射的一種。

與人眼可見光線不同，紅外線是一種不能被肉眼識別的光線，通常也稱為紅外熱輻射。物理學上，波長在0.75~1000μm范圍內(nèi)的電磁波也被定義為紅外波。

2.紅外輻射的波長分類

紅外輻射的波長介于可見光和微波之間，其短波與可見光波段的紅光相鄰，長波段與微波相接。

根據(jù)紅外輻射的產(chǎn)生機理、紅外輻射的應用和發(fā)展情況并結(jié)合考慮了紅外輻射在地球大氣層中的傳輸特性，進一步將0.75~1000μm的紅外輻射劃分為四個波段：

（1）近紅外 (Near Infrared，NIR) : 0.75~1μm；

由于在二氧化矽玻璃中的低衰減率，通常使用在光纖通信中。在這個區(qū)域的波長對影像的增強非常敏銳。包括夜視設備，例如夜視鏡。

（2）短波紅外（SWIR，IR-B DIN），波長范圍為1~3μm；

1,530至1,560nm是主導遠距離通信的主要光譜區(qū)域。

（3）中紅外或中波紅外（MWIR，IR-C DIN），波長范圍為3~5μm；

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微米波段的大氣窗口來工作，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。

（4）遠紅外或長波紅外（LWIR，IR-C DIN），波長范圍為7.5~14μm；

這是“熱成像”的區(qū)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(tǒng)使用這個區(qū)域的頻譜，有時也會被歸類為“遠紅外線”。

其中，遠紅外線（FIR）：波長范圍50-1,000μm；

NIR和SWIR有時被稱為“反射紅外線”，而MWIR和LWIR有時被稱為“熱紅外線”，這是基于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波段下來得更為明亮。

3.紅外大氣窗口

紅外成像技術利用物體所發(fā)出的紅外輻射進行成像，根據(jù)紅外輻射在大氣中的傳輸特性以及其吸收率的不同，將紅外輻射分為三個波長區(qū)間：短波紅外、中波紅外和長波紅外。其中，短波紅外利用物體對短波紅外輻射的反射進行成像，類似于可見光圖像的分辨率和細節(jié)程度；而長波和中波紅外則基于目標本身產(chǎn)生的熱輻射進行成像，常用于各種紅外熱成像設備，如夜視設備。

由于紅外輻射在大氣層內(nèi)傳播時會受到大氣分子和雜質(zhì)顆粒對輻射的吸收和散射，這會引起輻射強度變化，被稱為大氣消光。大氣消光的影響取決于波長，具有很強的波長選擇性。在大氣中，短波紅外、中波紅外和遠紅外有三個波段的透過率最高，稱為“大氣窗口”，它們分別位于1~3μm波段、3~5μm波段和8~14μm波段。

4.紅外成像的特點

紅外熱成像技術可以被用于物體探測，利用光電技術感知物體所發(fā)出的紅外輻射，并計算出其表面每個點的溫度，以特定的顏色展示不同的溫度，生成可視化的圖像和圖形。相較于人類的肉眼，在全黑暗環(huán)境下，紅外熱成像技術仍能探測物體，甚至在煙霧、灰塵等復雜環(huán)境下也能實現(xiàn)探測，且不需要額外的照明設備，因此具有全天候操作的優(yōu)勢。

由于紅外熱成像技術具有很好的隱蔽性、抗干擾性、目標識別能力強、全天候工作等優(yōu)點，因此在軍事和民用領域都發(fā)揮重要作用，并受到越來越廣泛的關注。