红外物理ppt
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第一章红外物理基础ppt课件
物理意义： 温度上升，辐射峰值总是朝着较短波长方向位移。
解释现象： 当物体温度升高时，它的颜色将跟着变化 。
编辑版pppt
28
➢估算
（1）人体（T=310 K） （2）太阳（T=6000 K）
mT b23819μ 08m 9.μ4m mT b6 20 80 9μ0 8m 0.48μm
思考： 有何实际意义？
• Comman sense approach to thermal imaging, Gerald C.
Holst, JCD, SPIE, 2000.编辑版pppt
9
• Maldague, Xavier P. V., Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing, John Wliley & Sons, 2001
红外与微光技术
张艳
电子科技大学 光电信息学院
编辑版pppt
1
➢课程特点
知识面广
红外物理﹑工程光学﹑半导体物理﹑图像处理， 检测技术等。
应用广泛
军事领域
民用领域
科学研究
编辑版pppt
2
军事领域
➢ 搜索﹑跟踪﹑测距
导弹制导，导航和飞行控制，目标探测，入侵检测，飞机碰撞预警等
➢ 辐射测量
地形分析，毒气的探测，目标和背景的特性等
➢ 热成像
侦察和监视，热测绘，潜艇探测，导弹的地下发射阱、人员、车辆、武器野 营吹火以及战地营房的探测等
➢ 反射通量测量
夜间驾驶，冲锋枪的射击，入侵检测，伪装探测，基地保卫，停泊和着陆等
➢ 合作光源
地面通讯，红外系统对抗，无人驾驶飞机的指令联络
红外光谱(最全最详细明了)课件
THANKS
感谢观看样ຫໍສະໝຸດ 制备固体样品液体样品
气体样品
注意事项
研磨成粉末，与KBr混合 压片或涂在ZnSe窗片上
。
稀释在适当的溶剂中， 涂在CaF2或ZnSe窗片
上。
通过干燥管进入光谱仪 。
避免样品中的水分和二 氧化碳干扰，确保样品
纯净。
实验操作
打开红外光谱仪电源，预热 稳定。
调整仪器至最佳状态，如光 路对中、调零等。
对实验操作的要求
总结词
红外光谱实验操作需要一定的技巧和经验，以确保结 果的准确性和可靠性。
详细描述
红外光谱实验涉及到样品的制备、仪器操作和谱图解析 等多个环节。每个环节都需要一定的技巧和经验，以确 保结果的准确性和可靠性。例如，在样品的制备过程中 ，需要选择合适的制样方法，以获得均匀、平整的样品 ；在仪器操作中，需要正确设置参数，以保证谱图的质 量；在谱图解析中，需要具备丰富的经验和专业知识， 以准确解析谱图特征。因此，进行红外光谱实验的人员 需要经过专业培训和实践经验的积累。
红外光谱(最全最详细 明了)课件
contents
目录
• 红外光谱基本原理 • 红外光谱与分子结构的关系 • 红外光谱的应用 • 红外光谱实验技术 • 红外光谱的局限性
01
红外光谱基本原理
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动，导致偶 极矩变化。
偶极矩变化
辐射吸收
分子吸收特定波长的红外光，导致振 动能级跃迁。
02
01 03
放入样品，记录光谱。
实验结束后，关闭仪器，清 理样品。
04
05
注意事项：保持室内温度和 湿度的稳定，避免仪器受到
红外基本原理PPT(完整版)
CH C H2
2
C H2 C H2
1781cm-1 1678cm-1 1657cm-1
1651cm-1
2.氢键效应
氢键(分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产 生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动。
C =O 伸 缩N-伸 缩 H N变 -形 H
OHNH 游 离1690
R
R
பைடு நூலகம்
3500 1620-1590
0m
7.
偶极子在交变电场中的作用示意图
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰； V ：化学键的 振动频率； 可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。
化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
红外基本原理
一、概述
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
a．诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移） R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COH C=0 1730cm -1 ； V ：化学键的 振动频率； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰； （3）瞬间偶基距变化大，吸收峰强； 偶极子在交变电场中的作用示意图
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
三、分子中基团的基本振动形式
1．两类基本振动形式
伸缩振动 a．诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）
反之，出现在低波数区（高波长区）。
亚甲基： 力常数:
15 17 9.
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。
3060-3030 cm-1
第五章 红外技术 大学物理课件
预热到800℃左右时， 棒（或管）即开始导电，
具有负阻效应， 故电路中需加入限流器。
能斯脱灯的主要优点是： 可以在空气中点燃（需玻璃外壳及红外透射窗）。
能斯脱灯的缺点是机械强度低，工作寿命短，
表面部分的辐射状况常受空气扰动变化不定， ☆
起燃也比较麻烦。
13
☆
14
1. 电热固体红外辐射源
☆
（2）硅碳棒
超高压短弧氙灯已成为电影放映光源
☆
24
2. 气体放电辐射源
（2）水银灯
利用金属蒸气的放电现象可以制做辐射源，
水银灯就是利用水银蒸气的放电现象而制成的。
低压水银灯主要产生紫外辐射。
高压水银灯可产生强的紫外线和可见辐射，
同时也产生近红外光，
100℃以上的加热辐射源。
升温降温快，
只需7 ~ 10 min（SiC板需30~35 min）。
外表纯净洁白，
可以用在工艺卫生要求很高的地方。
19
☆
20
2. 气体放电辐射源
☆
当电流通过气体媒质时，会产生多种放电现象， 常见的有辉光放电和弧光放电两类。 各种气体放电辐射源的结构基本相同。
A和C是放电灯的电极，A是阳极，C是阴极。 G为气体介质，它不应与管壳和电极材料发生化学反应， 可选用惰性气体或金属及金属化合物蒸气。
棒状或管状固体红外辐射源。 长度约3cm，直径约3mm， 两端缠铂丝并与电路相连接，用直流或交流供电， 工作温度可达2000K。 能斯脱灯典型参数值为：
功率消耗45W、0. 1 A； 工作温度TC = 1980K； 尺寸 3.1 mm×12.7 mm。
12
能斯脱灯在室温下是绝缘体， 在点燃之前需加230V左右的电压。 用电热丝或酒精灯将能斯脱灯
具有负阻效应， 故电路中需加入限流器。
能斯脱灯的主要优点是： 可以在空气中点燃（需玻璃外壳及红外透射窗）。
能斯脱灯的缺点是机械强度低，工作寿命短，
表面部分的辐射状况常受空气扰动变化不定， ☆
起燃也比较麻烦。
13
☆
14
1. 电热固体红外辐射源
☆
（2）硅碳棒
超高压短弧氙灯已成为电影放映光源
☆
24
2. 气体放电辐射源
（2）水银灯
利用金属蒸气的放电现象可以制做辐射源，
水银灯就是利用水银蒸气的放电现象而制成的。
低压水银灯主要产生紫外辐射。
高压水银灯可产生强的紫外线和可见辐射，
同时也产生近红外光，
100℃以上的加热辐射源。
升温降温快，
只需7 ~ 10 min（SiC板需30~35 min）。
外表纯净洁白，
可以用在工艺卫生要求很高的地方。
19
☆
20
2. 气体放电辐射源
☆
当电流通过气体媒质时，会产生多种放电现象， 常见的有辉光放电和弧光放电两类。 各种气体放电辐射源的结构基本相同。
A和C是放电灯的电极，A是阳极，C是阴极。 G为气体介质，它不应与管壳和电极材料发生化学反应， 可选用惰性气体或金属及金属化合物蒸气。
棒状或管状固体红外辐射源。 长度约3cm，直径约3mm， 两端缠铂丝并与电路相连接，用直流或交流供电， 工作温度可达2000K。 能斯脱灯典型参数值为：
功率消耗45W、0. 1 A； 工作温度TC = 1980K； 尺寸 3.1 mm×12.7 mm。
12
能斯脱灯在室温下是绝缘体， 在点燃之前需加230V左右的电压。 用电热丝或酒精灯将能斯脱灯
红外光谱-全ppt课件
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的 红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确 认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红 外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量 物质的红外光谱。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光 度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外 分光光度计。
较高频率。
C-H弯曲振动：1475-1300 cm-1 ，甲基的对称变形 振动出现在1375 cm-1处 ，对于异丙基和叔丁基，
吸收峰发生分裂。
亚甲基平面摇摆：800-720cm-1对判断-(CH2)n-的碳
链长度有用， n>4 725,
n=3 729-726,
n=2 743-734, n=1 785-770
H
H
H
υ C=C υ =C H
1645cm-1 3017cm-1
1610cm-1 3040cm-1
1565cm-1 3060cm-1
精选课件
21
氢键效应（X－H）：
形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系 能量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形 变宽。
如: 羧酸 RCOOH (RCOOH)2
（5）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次 用样量约1~5mg，有时甚至可以只用几十微克。
精选课件
5
红外光谱基本原理
化学键的振动与频率：
双原子分子中化学键的振动可按谐振子处理。
m1
m2
用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系：
υ＝ 1 2
若用波数取代振动频率,则有下式:
μ为折合原子量
μ=
M1M2 M1 M2
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红 外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量 物质的红外光谱。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光 度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外 分光光度计。
较高频率。
C-H弯曲振动：1475-1300 cm-1 ，甲基的对称变形 振动出现在1375 cm-1处 ，对于异丙基和叔丁基，
吸收峰发生分裂。
亚甲基平面摇摆：800-720cm-1对判断-(CH2)n-的碳
链长度有用， n>4 725,
n=3 729-726,
n=2 743-734, n=1 785-770
H
H
H
υ C=C υ =C H
1645cm-1 3017cm-1
1610cm-1 3040cm-1
1565cm-1 3060cm-1
精选课件
21
氢键效应（X－H）：
形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系 能量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形 变宽。
如: 羧酸 RCOOH (RCOOH)2
（5）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次 用样量约1~5mg，有时甚至可以只用几十微克。
精选课件
5
红外光谱基本原理
化学键的振动与频率：
双原子分子中化学键的振动可按谐振子处理。
m1
m2
用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系：
υ＝ 1 2
若用波数取代振动频率,则有下式:
μ为折合原子量
μ=
M1M2 M1 M2
红外物理ppt
红外制导
• 红外制导是一种重要的制导方式。红外制 导是利用目标自身的红外辐射来引导导弹 和其他武器装备自动接近目标，以提高命 中率。目前，世界各国已生产和试制的红 外制导导弹已超过50种。空空、空地、地 空和反坦克导弹等都有采用红外制导技术 的。红外焦平面阵列制导技术还具有识别 各类诱饵的能力，从而使武器对目标有更 高的命中率。
• 1995年11月17日由欧洲、美国和日本合作的红外空 间天文台（ISO）发射升空并进入预定轨道。ISO的 主体是一个口径为60厘米的R-C式望远镜，它的功能 和性能均比IRAS有许多提高，它携带了四台观测仪 器，分别实现成象、偏振、分光、光栅分光、F－P 干涉分光、测光等功能。与IRAS相比，ISO从近红外 到远红外，更宽的波段范围；有更高的空间分辨率； 更高的灵敏度（约为IRAS的100倍）；以及更多的功 能。 • ISO的实际工作寿命为30个月，对目标进行定点观测 （IRAS的观测是巡天观测），这能有的放矢地解决 天文学家提出的问题。预计在今后的几年中，以ISO 数据为基础的研究将会成为天文学的热点之一。
• 主动红外夜视仪的主要优点是造价低廉，像质 较好。因有红外探照灯照明场景，使景物间形 成较显著的明暗反差，受外界自然环境的影响 较小，有利于观察。由于不同的物体对红外辐 射的反射能力不同，因而具有部分识别伪装的 能力。 • 其主要缺点是容易暴露自己，体积大，重量重， 耗电多，观察范围只限于被照射的景物，视距 受到探照灯尺寸和功率的限制，其应用范围正 在不断缩小。
红外传感器
• 在实现远距离温度监测与控制方面，红外温度传感器以其优异 的性能，满足了多方面的要求。在产品加工行业，特别是需要 对温度进行远距离监测的场合，都是温度传感器大显身手的地 方。在食品行业红外温度可以在不被污染的的情况下实现食品 温度记录，因此备受欢迎。光纤红外传感器还具有抗电磁和射 频干扰的特点，这为便携式红外传感器在汽车行业中的应用又 开辟了新的市场。 • • 随着红外测温技术的普遍应用，一种新型的红外技术—智能 （Smart）数字红外传感技术正在悄然兴起。这种智能传感器内 置微处理器，能够实现传感器与控制单元的双向通信，具有小 型化、数字通信、维护简单等优点。当前，各传感器用户纷纷 升级其控制系统，智能红外传感器的需求量将会继续增长，预 计短期内市场还不会达到饱和。
红外线 PPT课件
2023年11月29日
三、红外线生物学效应的临床应用 ❖２、远红外线局部辐射具有类似于 ❖ 血管扩张剂的生物学作用 。
2023年11月29日
三、红外线生物学效应的临床应用
联合应用红外线和微波治疗可以 加速伤口的愈合。
2023年11月29日
五、适应范围
❖ １、软组织炎：慢性的神经炎、肌炎、 纤维组织炎及关节炎、末梢神经炎、 腱鞘炎。
2023年11月29日
一、红外线生物学效应的机理
❖ 近红外微量照射治疗对微循环的改善效 果显著，尤以微血流状态改善明显。表 现为辐照后毛细血管血流速度加快,红细 胞聚集现象减少，乳头下静脉丛淤血现 象减轻或消失,从而对改善机体组织、重 要脏器的营养、代谢、修复及功能有积 极作用 ．
2023年11月29日
红外线疗法
2023年11月29日
什么是红外线？
❖ 红外线可分为三部分，即近红外线，波 长为760nm－1.50μm之间；远红外线， 波长为1.5－l000μm 之间。
❖ 应用红外线治疗疾病的方法称为红外线疗法。
2023年11月29日
一、红外线生物学效应的机理 ❖ 红外线理疗对组织产生的热 ❖作用、消炎作用及促进再生作用 ❖已为临床所肯定，通常治疗均采 ❖用对病变部位直接照射。
2023年11月29日
五、注意事项
❖ 1、注意单次治疗时间：15－30分钟。 ❖ 2、请匆直接照射眼晴。
2023年11月29日
蓝紫光疗法
❖ 主要用于新生儿高胆红素血症 ❖ 治疗作用：扩张血管，分解胆红素转化为无
毒胆绿素，水溶性，易于排出体外。
2023年11月29日
激光疗法
❖ 治疗作用：低强度激光改善血液循环、加快 新陈代谢、抑制痛觉、提高免疫力、加速组 织修复。
三、红外线生物学效应的临床应用 ❖２、远红外线局部辐射具有类似于 ❖ 血管扩张剂的生物学作用 。
2023年11月29日
三、红外线生物学效应的临床应用
联合应用红外线和微波治疗可以 加速伤口的愈合。
2023年11月29日
五、适应范围
❖ １、软组织炎：慢性的神经炎、肌炎、 纤维组织炎及关节炎、末梢神经炎、 腱鞘炎。
2023年11月29日
一、红外线生物学效应的机理
❖ 近红外微量照射治疗对微循环的改善效 果显著，尤以微血流状态改善明显。表 现为辐照后毛细血管血流速度加快,红细 胞聚集现象减少，乳头下静脉丛淤血现 象减轻或消失,从而对改善机体组织、重 要脏器的营养、代谢、修复及功能有积 极作用 ．
2023年11月29日
红外线疗法
2023年11月29日
什么是红外线？
❖ 红外线可分为三部分，即近红外线，波 长为760nm－1.50μm之间；远红外线， 波长为1.5－l000μm 之间。
❖ 应用红外线治疗疾病的方法称为红外线疗法。
2023年11月29日
一、红外线生物学效应的机理 ❖ 红外线理疗对组织产生的热 ❖作用、消炎作用及促进再生作用 ❖已为临床所肯定，通常治疗均采 ❖用对病变部位直接照射。
2023年11月29日
五、注意事项
❖ 1、注意单次治疗时间：15－30分钟。 ❖ 2、请匆直接照射眼晴。
2023年11月29日
蓝紫光疗法
❖ 主要用于新生儿高胆红素血症 ❖ 治疗作用：扩张血管，分解胆红素转化为无
毒胆绿素，水溶性，易于排出体外。
2023年11月29日
激光疗法
❖ 治疗作用：低强度激光改善血液循环、加快 新陈代谢、抑制痛觉、提高免疫力、加速组 织修复。
红外物理(第二版)课件：红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
散作用,不能用于分光,光 栅分光必须利用高级主极大。但是,
由多缝衍射的强度分布知,多缝衍射的零级主极大占 有很大
的一部分光能量,因此可用于分光的高级主极大的光能量较
少,大部分能量将被浪 费。所以,在实际应用中,必须改变通常
光栅的衍射光强度分布,使光强度集中到有用的 那一高光谱
级上。
红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
为dl,则由几何关系可以写出:
其中,f'2为第二物镜的焦距。
红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
光谱分辨率也称分辨本领,是指分离相邻两条谱线的能
力。对于某一波长λ,其与相 邻波长λ+dλ 的单色光刚好能分
辨开,则dλ 越小,说明棱镜的光谱分辨能力越高。根据瑞 利判
据,一条谱带的最大刚好与邻近谱带的最小相重叠,则其理论
红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
红外辐射测量仪器及
基本辐射参数的测量
7.1 红外辐射测量仪器
7.2 辐射测量系统的标定
7.3 基本辐射量的测量
7.4 红外发射率的测量
7.5 红外反射比的测量
7.6 红外吸收比和透射比的测量
红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
7.1 红外辐射测量仪器
7.1.1 单色仪
入射到反射光栅上时,光线 R1比相邻的光线R2超前dsinφ,其中
间距d 通常称为光栅常数;在离开光栅时,R2比R1 超前dsinθ,其
中θ称为衍射角。所以,衍射图样中亮线位置的方向为
该式通常称为光栅方程,其中当入射光与衍射光在 光 栅 法
线 异 侧 时 取 - 号;同 侧 时 取 +号。
红外辐射测量仪器及基本辐射参数的测量
如果采用图7-8所示的在金属平板表面刻制锯齿槽构成
第5章红外1-34页PPT资料
当分子吸收一定的能量时，从 V0 → V1 产生的
吸收峰叫基频峰。它所吸收的红外光的频率等于的振 动频率。
由V0 → V2 、V3 、… … 等所产生的吸收峰，分
别称为二倍频峰、三倍频峰、… . . . 等，它们都叫倍 频峰。
V0 → V1跃迁几率最高，故基频峰的强度最大，
二倍频峰、三倍频峰 … … 等的强度逐渐减弱。
2020/4/16
谱图中的吸收峰位置，是由振动能级差的大 小所决定的，它主要取决于基频峰的吸收频率。
谱图中的每一个较大的吸收峰都代表了分子 的一种基本振动的形式。
2020/4/16
3.1.2 红外吸收峰的数目
多原子分子中，基本振动的数目叫振动自由 度。每一个基本振动都代表了一种振动的形式， 都有它固有的特征频率，都可能产生相应的红外 吸收峰。
倍频峰的频率不是基频峰的整倍数，要略小一些。 如HCl，基频峰2885.9cm－1，二倍频峰5668cm－1。
2020/4/16
两个或多个基频之和所对应的吸收峰叫合频峰， 两个或多个基频之差所对应的吸收峰叫差频峰。它们 都称为组谱峰。
倍频峰、合频峰、差频峰统称为泛频峰。
红外谱图是对样品测定的波数（或波长）～透光 度（或吸光度）关系曲线。
δCH2 ：
2020/4/16
通常同一基团的伸缩振动的力常数比弯曲振 动的大，故伸缩振动频率比弯曲振动的更高。
环境对伸缩振动频率影响比较小，而对弯曲 振动频率影响比较大。
2020/4/16
甲基的振动形式：
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
不对称 υas(CH3)
2960㎝-1
对称 δs(CH3)
2020/4/16
130㎝-1
红外物理(共计250页)
毕业生需求及分配就业情况 因为国内没有相同专业，在我校隶属兵器部时，红外技术专业毕业生基本 有固定的分配去向，人数比例较多的大致为如下几个方向： 各光机所、物理所：长春光机所、长春物理所、上海光机所、上海技术物 理所、西安光机所、安徽光机所、昆明物理所。 各军工研究所：部内203所、205所、211所、航天207所、707所、713所等。 各兵器光学厂：长春228厂、西安248厂、云南298厂、扬州5308厂、无锡 559厂、河南541厂等。 各省公安厅、直辖市公安局、军校和地方高等院校、武器实验基地、地方 光电子企业、半导体厂、公司等。 逢国内业内召开会议时，都会看到很多本专业毕业生。很多毕业生都已经 成为专业领域的技术骨干或高级管理人员。 随着军事科技形势的不断发展，对该专业毕业生需求将是长期的。 隶属地方及专业目录合并以后，除上述分配去向外，去三资企业的较多， 凡与光电子技术、电子材料与元器件有关的企业均可接纳红外专业毕业生。
红外技术的应用
1 2 3 4 5 6
军事目标的侦察、监视、预警与跟踪 红外制导是一种重要的制导方式。 红外通信。 军用夜视仪。 是探测隐身飞行器的一种手段。 对威胁进行红外告警。
红外对抗（简介）：红外干扰机，红外诱饵，红外
烟幕，红外隐身。 红外技术在民用方面的应用：红外测温，红外遥控， 红外遥感，红外医疗，红外加热，红外光谱技术 。 总之，红外技术的应用及其广泛，它已涉及到军事 战术或战略的情报搜集、目标的侦察监视、武器制 导等各个领域，对未来战争产生重大的影响。在工 业、医学和科研等许多方面也广为使用，例如热源 探测，医用热像仪、温度测量与过程控制、红外光 谱分析、红外加热、红外遥感、红外天文学等。
业务培养要求：
本专业学生主要学习数学、物理学、四大力 学、固体物理、半导体物理、红外物理学与 光电子学的基础理论和基本知识，具有利用 现代的光学、机械、电子、计算机等先进技 术，对红外系统乃至光电子系统及仪器整机 的设计、计算、应用的基本能力。掌握各种 光电子器件、工艺及系统的设计、研究与开 发的基本能力。
红外物理与技术
4.3μm处的CO2吸收带是 第二代对空红外制导导弹 所追逐的目标
ϕ = 1600 ϕ = 1500
ϕ =1350 ϕ =1200 ϕ = 900
第五章 红外物理与技术
§5-2 常见的红外辐射源
6
工程上：尾喷流排出尾喷管后的膨胀是 绝热膨胀，即满足
T −γ pγ −1 = 常量
膨胀后的气体温度
T2
第五章 红外物理与技术
§5-1 红外辐射的物理基础
一、基本辐射量
1、辐射功率(辐射通量)
Q：辐射能
P = ∂Q ∂t
单位：瓦(W)
2、辐射出射度(辐出度)
M = ∂P ∂A
单位：瓦/米2(W/m2)
第五章 红外物理与技术
§5-1 红外辐射的物理基础
3、辐射强度
)立体角： Ω = ΔA 单位：球面度(sr)
=
T1 (
p2 p1
γ −1
)γ
对于燃烧产物 γ =1.3
对于现代亚音速飞行的涡轮喷气飞机
p2 p1 ~ 0.5
∴T2 = 0.852T1
第五章 红外物理与技术
§5-2 常见的红外辐射源
(3)蒙皮辐射
飞行：阳光的照射和空气 动力的摩擦，飞机蒙皮的 温度会升高
蒙皮辐射：在飞机前半球广阔的范围内 向外辐射，成为现代近距格斗型红外制 导导弹所追逐的目标
)从紫光到红光热效应逐渐增强，最大位
置在红光之外
----不可见光线
)1835年安培将它称作为“红外线”
第五章 红外物理与技术
§5-0 概 述
电磁波谱
10 4 10 2 10 0 10 −2 10 −4 10 −6 10 −8 10 −10 10 −12 10 −14 10 −16
ϕ = 1600 ϕ = 1500
ϕ =1350 ϕ =1200 ϕ = 900
第五章 红外物理与技术
§5-2 常见的红外辐射源
6
工程上：尾喷流排出尾喷管后的膨胀是 绝热膨胀，即满足
T −γ pγ −1 = 常量
膨胀后的气体温度
T2
第五章 红外物理与技术
§5-1 红外辐射的物理基础
一、基本辐射量
1、辐射功率(辐射通量)
Q：辐射能
P = ∂Q ∂t
单位：瓦(W)
2、辐射出射度(辐出度)
M = ∂P ∂A
单位：瓦/米2(W/m2)
第五章 红外物理与技术
§5-1 红外辐射的物理基础
3、辐射强度
)立体角： Ω = ΔA 单位：球面度(sr)
=
T1 (
p2 p1
γ −1
)γ
对于燃烧产物 γ =1.3
对于现代亚音速飞行的涡轮喷气飞机
p2 p1 ~ 0.5
∴T2 = 0.852T1
第五章 红外物理与技术
§5-2 常见的红外辐射源
(3)蒙皮辐射
飞行：阳光的照射和空气 动力的摩擦，飞机蒙皮的 温度会升高
蒙皮辐射：在飞机前半球广阔的范围内 向外辐射，成为现代近距格斗型红外制 导导弹所追逐的目标
)从紫光到红光热效应逐渐增强，最大位
置在红光之外
----不可见光线
)1835年安培将它称作为“红外线”
第五章 红外物理与技术
§5-0 概 述
电磁波谱
10 4 10 2 10 0 10 −2 10 −4 10 −6 10 −8 10 −10 10 −12 10 −14 10 −16
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7
红外技术涉及的电磁波段75 至 1000 微 米 ， 频 率 范 围 为 0.3THz ～ 400THz ；
毫 米 波 波 长 范 围 为 1 ～ 1000 毫 米 ， 频 率 为 0.3GHz ～ 300GHz ； 太赫兹，是指频率在0.1～10THz范围内的电磁波。 太赫兹波段的长波辐射有穿透能力，可以穿透那些对可见光和红 外是不透明的物体。因此对成像仪和光谱仪而言，太赫兹波日益 倍受关注的。
红外辐射的性质。包括受热物体所发射的辐射在 光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播 特性——反射、折射、衍射和散射；热电效应和 光电效应等。
红外元器件、部件的研制。包括红外探测器、辐 射源、微型制冷器、红外光学材料和滤光片等。 把各种红外元器件、部件构成完整的应用系统。
红外技术在军事上和国民经济中的应用
1.1.2 红外辐射波段的划分
红外辐射波段划分
近红外 教材（P4）： 0.78～3 中红外 3～6
单位：µm（微米）
远红外 6～15
极远红外 15～1000
另一教材： 0.77～1.5 1.5～6
6～40
40～1000
光谱学中： 0.75～2.5 2.5～25 25～1000
14
1.1.3 红外技术的主要(研究)内容
18
红外技术的发展方向：
探测器已从单元发展到多元，从多元发展到焦平面
阵列
红外探测器的工作波段从近红外扩展到远红外
轻小型化、非致冷、集成式、大面阵红外探测器方
向发展。高效小型制冷器和无需制冷的红外探测器
将是今后的发展方向
红外探测系统从单波段向多波段发展
19
1.2.2 红外探测技术的主要应用
2
第二版 (2013)
第一版 (2004)
授课目标
1、对红外技术中的物理问题有较系统全面的认识 2、建立正确的有关红外技术中的基本概念 3、掌握红外辐射的基本原理及在大气中的传输特性 4、掌握一定的有关红外技术应用方面的初步知识
1.1 红外技术的基本概念
4
红外技术的基本概念 红外技术是研究红外波段内电
课程内容
红外技术属现代高新技术范畴。作为一 门迅速发展的新兴技术，它在军事、工 业、医疗和科研等领域有着广泛的应用 价值。 本课程主要讲授红外辐射、传输、接受 的基本理论知识，红外系统的基本原理 和设计思想，介绍红外技术在军事、工 业、医疗和科研等领域的应用。
1
课程教材
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 绪论 辐射度学和光度学 热辐射的基本规律 红外辐射源 目标和背景的红外 辐射特性 第六章 红外辐射在大气中 的传输 第七章 红外辐射测量仪器 及基本参数测量
磁波的特性、变化规律并使其应用
的一门现代技术。
5
“现代技术”：
当前电子技术的新领域是空间电子技术、 固体电子技术、自由电子激发技术和光电子技 术。而红外、激光和光通信是光电子技术的主 要内容。
6
众所周知，从波长很长的无线电波到波长很短的 宇宙射线都是不同波长的电磁波，或称为电磁辐射。 波长的单位在行业内习惯用微米(µm) 。频率ν和波 长λ的关系为 λν= c （光速）；也有用波数σ表示波 长的 σ=1/λ(cm-1) 。 电磁波谱上的每一段都具有其独特的规律，每一 段都是一个研究领域，都有其特性和规律，研究并 使其应用，造福与人类，是每个学科的宗旨。红外 技术就是研究红外区域内电磁波的规律的一门学问， 相关技术亦可拓展至可见光直到紫外部分。
15
相关技术：
探测技术;精确制导技术;光电子技术;先进材料
技术
技术难点：
红外技术的发展关键在于红外材料的研制、红
外设备的制冷、红外设备向更长波段发展、红外
焦平面阵列器件的研制和红外设备与数据处理设
备的结合等。
16
1.2 红外技术的发展与应用
17
1.2.1 红外技术的发展概况
1800年英国天文学家Hershel(赫歇尔)发现红外辐射
9
1.1.1 红外辐射
需要记住和理解的几点内容：
红外辐射是人眼看不见的光线
红外辐射就是热辐射
对红外线的研究也属于光学范畴
10
红外线的发现
1800年，英国天文 学家赫谢尔 (Herschel) 在观测太阳光的色散光 谱中各区域的温度时， 发现热效应的分布很不 均匀。在红光外测还有 热效应，而且比其他部 分更明显。
如同响尾蛇能感知
附近动物的体温而 准确捕获猎物一样。
21
红外成像
22
23
二代前视红外系统
24
医学应用
热源探测
25
激光红外光学成像技术应用于探测SF6气体泄漏
26
红外探测技术用于预测煤与瓦斯突出
红 外 遥 感
27
28
29
30
红外线的热效应
将白炽灯光通过透镜会聚到 火柴头上。 你看到了什么现象？
用滤色片将可见光滤去，火 柴还会被点燃吗？ 火柴照旧被点燃。 是红外线透过滤色片并通过 透镜后会聚在火柴头上。
本实验说明了红外线具有热效应。
红外线成像
利用红外线传感器，就可以设计出红外线摄像机或红外线 照相机。红外成像系统将物体各部分的温度分布情况记录下来， 并用不同的色彩显示，从而得到一种特殊的图像。 主持人的额头很红，表 明温度高； 衣服表面呈蓝色，表明 温度偏低； 女主持人的手部呈黑色， 表明她手部的温度较低。
1940年前后德国才真正出现现代的红外技术，他们 用研制成的硫化铅和几种红外透射材料制成一些军 用红外系统。此后，各国竞相发展，特别是美国， 大力研究红外技术在军事方面的应用
从60年代中叶起，红外探测器和系统的发展体现了 红外技术的现状及发展方向。 目前，先进国家已将红外技术应用于单兵装备、装 甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及 武器制导等各个领域
1.军用 军事目标的侦察、监视、预警与跟踪 红外通信 军用夜视仪 2.民用 热源探测 医用热像仪 温度测量与过程控制 红外光谱分析 红外加热干燥 红外遥感 红外天文学
20
红 外 制 导
“响尾蛇”AIM—9 是世界上第一种红 外制导空对空导弹。 红外装置可以引导 导弹追踪热的目标，
红外技术涉及的电磁波段75 至 1000 微 米 ， 频 率 范 围 为 0.3THz ～ 400THz ；
毫 米 波 波 长 范 围 为 1 ～ 1000 毫 米 ， 频 率 为 0.3GHz ～ 300GHz ； 太赫兹，是指频率在0.1～10THz范围内的电磁波。 太赫兹波段的长波辐射有穿透能力，可以穿透那些对可见光和红 外是不透明的物体。因此对成像仪和光谱仪而言，太赫兹波日益 倍受关注的。
红外辐射的性质。包括受热物体所发射的辐射在 光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播 特性——反射、折射、衍射和散射；热电效应和 光电效应等。
红外元器件、部件的研制。包括红外探测器、辐 射源、微型制冷器、红外光学材料和滤光片等。 把各种红外元器件、部件构成完整的应用系统。
红外技术在军事上和国民经济中的应用
1.1.2 红外辐射波段的划分
红外辐射波段划分
近红外 教材（P4）： 0.78～3 中红外 3～6
单位：µm（微米）
远红外 6～15
极远红外 15～1000
另一教材： 0.77～1.5 1.5～6
6～40
40～1000
光谱学中： 0.75～2.5 2.5～25 25～1000
14
1.1.3 红外技术的主要(研究)内容
18
红外技术的发展方向：
探测器已从单元发展到多元，从多元发展到焦平面
阵列
红外探测器的工作波段从近红外扩展到远红外
轻小型化、非致冷、集成式、大面阵红外探测器方
向发展。高效小型制冷器和无需制冷的红外探测器
将是今后的发展方向
红外探测系统从单波段向多波段发展
19
1.2.2 红外探测技术的主要应用
2
第二版 (2013)
第一版 (2004)
授课目标
1、对红外技术中的物理问题有较系统全面的认识 2、建立正确的有关红外技术中的基本概念 3、掌握红外辐射的基本原理及在大气中的传输特性 4、掌握一定的有关红外技术应用方面的初步知识
1.1 红外技术的基本概念
4
红外技术的基本概念 红外技术是研究红外波段内电
课程内容
红外技术属现代高新技术范畴。作为一 门迅速发展的新兴技术，它在军事、工 业、医疗和科研等领域有着广泛的应用 价值。 本课程主要讲授红外辐射、传输、接受 的基本理论知识，红外系统的基本原理 和设计思想，介绍红外技术在军事、工 业、医疗和科研等领域的应用。
1
课程教材
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 绪论 辐射度学和光度学 热辐射的基本规律 红外辐射源 目标和背景的红外 辐射特性 第六章 红外辐射在大气中 的传输 第七章 红外辐射测量仪器 及基本参数测量
磁波的特性、变化规律并使其应用
的一门现代技术。
5
“现代技术”：
当前电子技术的新领域是空间电子技术、 固体电子技术、自由电子激发技术和光电子技 术。而红外、激光和光通信是光电子技术的主 要内容。
6
众所周知，从波长很长的无线电波到波长很短的 宇宙射线都是不同波长的电磁波，或称为电磁辐射。 波长的单位在行业内习惯用微米(µm) 。频率ν和波 长λ的关系为 λν= c （光速）；也有用波数σ表示波 长的 σ=1/λ(cm-1) 。 电磁波谱上的每一段都具有其独特的规律，每一 段都是一个研究领域，都有其特性和规律，研究并 使其应用，造福与人类，是每个学科的宗旨。红外 技术就是研究红外区域内电磁波的规律的一门学问， 相关技术亦可拓展至可见光直到紫外部分。
15
相关技术：
探测技术;精确制导技术;光电子技术;先进材料
技术
技术难点：
红外技术的发展关键在于红外材料的研制、红
外设备的制冷、红外设备向更长波段发展、红外
焦平面阵列器件的研制和红外设备与数据处理设
备的结合等。
16
1.2 红外技术的发展与应用
17
1.2.1 红外技术的发展概况
1800年英国天文学家Hershel(赫歇尔)发现红外辐射
9
1.1.1 红外辐射
需要记住和理解的几点内容：
红外辐射是人眼看不见的光线
红外辐射就是热辐射
对红外线的研究也属于光学范畴
10
红外线的发现
1800年，英国天文 学家赫谢尔 (Herschel) 在观测太阳光的色散光 谱中各区域的温度时， 发现热效应的分布很不 均匀。在红光外测还有 热效应，而且比其他部 分更明显。
如同响尾蛇能感知
附近动物的体温而 准确捕获猎物一样。
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红外成像
22
23
二代前视红外系统
24
医学应用
热源探测
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激光红外光学成像技术应用于探测SF6气体泄漏
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红外探测技术用于预测煤与瓦斯突出
红 外 遥 感
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30
红外线的热效应
将白炽灯光通过透镜会聚到 火柴头上。 你看到了什么现象？
用滤色片将可见光滤去，火 柴还会被点燃吗？ 火柴照旧被点燃。 是红外线透过滤色片并通过 透镜后会聚在火柴头上。
本实验说明了红外线具有热效应。
红外线成像
利用红外线传感器，就可以设计出红外线摄像机或红外线 照相机。红外成像系统将物体各部分的温度分布情况记录下来， 并用不同的色彩显示，从而得到一种特殊的图像。 主持人的额头很红，表 明温度高； 衣服表面呈蓝色，表明 温度偏低； 女主持人的手部呈黑色， 表明她手部的温度较低。
1940年前后德国才真正出现现代的红外技术，他们 用研制成的硫化铅和几种红外透射材料制成一些军 用红外系统。此后，各国竞相发展，特别是美国， 大力研究红外技术在军事方面的应用
从60年代中叶起，红外探测器和系统的发展体现了 红外技术的现状及发展方向。 目前，先进国家已将红外技术应用于单兵装备、装 甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及 武器制导等各个领域
1.军用 军事目标的侦察、监视、预警与跟踪 红外通信 军用夜视仪 2.民用 热源探测 医用热像仪 温度测量与过程控制 红外光谱分析 红外加热干燥 红外遥感 红外天文学
20
红 外 制 导
“响尾蛇”AIM—9 是世界上第一种红 外制导空对空导弹。 红外装置可以引导 导弹追踪热的目标，