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体温测量（图源：unsplash.com）
疫情的阴云还未散尽，红外体温计（一种基于观测红外线测量体温的设备）成为公共场所的标配，将“红外线”的概念引入了公众视野中。从体温计到夜视仪，再到近几年颇为火热的红外保健产品，或许你曾在很多场合听说过红外线。那么，红外线究竟是什么，又有哪些特征和应用呢？
红外线（Infrared）也被称为红外光，英国天文学家威廉·赫歇尔（Frederick William Herschel）在对太阳光的热效应进行研究时，发现光谱中红光边界之外有一片黑暗区域，这里的温度不但没有下降，反而更高了，即在红光外侧，存在具有较强热效应的不可见光。在后来的研究中，人们将这类波长从可见的红光到电子学中微波区边界之间，波长为0.75-1000微米（1微米为百万分之一米）的电磁波称为红外光。![]()
威廉·赫歇尔七色光热效应实验
根据电磁学理论，带电粒子的变速运动都会发射或吸收电磁辐射，红外线和紫外线、可见光、微波、无线电波等一样，都属于电磁波（电磁辐射）。![]()
电磁波谱（图源：baidu.com）
小到雪花，大到天体，几乎所有物体都可以产生红外光。与所有电磁波一样，红外光可以被物体吸收和反射。借助红外探测仪器，无处不在的红外光可以帮助我们“看到”物体。在现代科技中，无论是天文观测的红外相机，还是军事中的红外夜视仪，都是基于这种红外光来成像的。![]()
NASA的广域红外线巡天探测卫星（WISE）拍摄的星空红外照片（图源：NASA）
红外成像并不是让我们真正看到了物体，只是通过物体发出或反射的红外线，而获知了物体的一些属性，如位置、轮廓或温度。红外线作为一种不可见光，并没有“颜色”。在一些情况下，人们还会使用红外光源，例如夜视摄像头就配有红外灯为摄像提供光源。在军事上，红外夜视装备可以和红外探照灯配合，让夜间的战场变得“亮如白昼”。![]()
左图为具备夜视功能的摄像头，镜头周围的零件即为红外补光灯；右图为t-90主战坦克，主炮两侧的红外大灯可以为夜视仪提供光源。（图源：pixabay(左);army-technology（右））
作为一种光源，红外光本身也包含着信息。将不同物体所发出的红外光进行整理归类并记录其特征，就可以根据红外特征识别物体。换句话说，红外线不仅可以“看见”世界，还能“认识”世界。![]()
HC-SR505型红外人体感应模块，广泛应用于自动门、自动冲水器等（图源：baidu）
红外线产生的微观原因是分子的变速运动，在不同温度下，物体的分子运动会产生不同波长和强度的红外线。以常见的热红外探测器为例，当物体的温度升高时，分子运动更剧烈，物体会以红外线的方式释放更多能量。根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律，“黑体辐射的总能量和温度的四次方成正比”，通过测量物体单位面积的红外辐射强度，并对环境温度、发射率、测量距离等干扰因素进行补偿，可以反推物体表面的温度。广泛应用的红外体温计大多是基于这一原理设计的。所以，红外温度计大都被动的接收物体所发出的电磁波，不会向外释放能量。一些型号的体温计发出的红光也并不是红外线，而只是用于确定测量位置的微弱可见光。![]()
红外温度计（图源：pixabay.com）
更为有趣的是，红外线还可以被调制为包含二进制信息的脉冲信号，用于传递信息。价格低廉、结构简单的红外通讯设备，被广泛应用于家电遥控等通信情景。![]()
家用电视的红外遥控器
此外，红外线逐渐被广泛应用于医疗保健领域。红外线的波长范围较宽，根据波长分为近红外线（0.7-3微米）、中红外线（3-6微米）、远红外线（6-15微米）、极远红外线（15-1000微米）。其中，波长为4-15微米的红外线对身体健康有益，它能够穿透皮肤，与人体内的水分子产生共振辐射，或是与三磷酸腺苷（ATP）等蛋白质结构发生作用，从而改善人体机能。远红外保健产品所宣称的促进损伤自愈、血管扩张、改善循环、调节血压以及消炎止痛的作用都基于此，红外保健设备通过特定的装置对人体产生远红外线，就可以达到理疗的效果。![]()
远红外桑拿房（图源：pixabay.com）
此外，通过特定的涂层，有些穿戴产品还可以把人体产生的远红外线反射回人体，例如红外护膝、红外贴等。这种设计依靠人体产生的微量远红外线运作，是保暖或辅助治疗手段。根据医生和专业人士建议按需选用远红外产品，才是明智选择。只有了解了红外线的基本知识，客观理性的对待红外线，才能“看清”这个世界。
参考文献：
张建奇,方小平.红外物理. 西安电子科技大学出版社,2004
季冠芳,杨子彬.远红外线的生物学效应及其应用.天津医药,2007(01)
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