红外物理ppt

红外物理ppt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。2第一章绪论第二章辐射度学和光度学第三章热辐射的基本规律第四章红外辐射源第五章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第一版(2004)第二版(2013)3课程教材1、对红外技术中的物理问题有较系统全面的认识授课目标2、建立正确的有关红外技术中的基本概念4、掌握一定的有关红外技术应用方面的初步知识3、掌握红外辐射的基本原理及在大气中的传输特性1.1红外技术的基本概念5红外技术的基本概念红外技术是研究红外波段内电磁波的特性、变化规律并使其应用的一门现代技术。6“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。7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。8红外技术涉及的电磁波段9红外波长范围从0.75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。10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1.1.1红外辐射111800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。红外线的发现红外线的热效应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。将白炽灯光通过透镜会聚到火柴头上。你看到了什么现象？本实验说明了红外线具有热效应。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。红外线成像近红外中红外远红外极远红外教材（P4）：0.78～33～66～1515～1000另一教材：0.77～1.51.5～66～4040～1000光谱学中：0.75～2.52.5～2525～1000红外辐射波段划分单位：µm（微米）1.1.2红外辐射波段的划分15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1.1.3红外技术的主要(研究)内容16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。171.2红外技术的发展与应用181.2.1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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19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201.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1.2.2红外探测技术的主要应用21“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，如同响尾蛇能感知附近动物的体温而准确捕获猎物一样。红外制导22红外成像2324二代前视红外系统25热源探测医学应用26激光红外光学成像技术应用于探测SF6气体泄漏27红外遥感红外探测技术用于预测煤与瓦斯突出282930311.3红外技术专业课程的基本内容321.3.1红外系统的组成红外光学系统红外探测器电子处理系统显示、随动系统框图为基本系统，根据需要可能还有些附加装置，如调制系统、制冷系统等33