为了了解夜视,重要的是要了解一些事情光.光波中的能量的量与其波长有关:更短的波长具有更高的能量。可见光,紫罗兰有最多的能量,红色有最少。刚刚旁边的可见光谱是红外光谱。
红外光可分为三类:
- 近红外(近红外)-近红外最接近可见光,波长范围从0.7到1.3微米也就是7000亿分之一米到1300亿分之一米。
- 中红外(中红外)-中红外波长范围为1.3 - 3微米。近红外和中红外都被各种电子设备使用,包括遥控器.
- 热红外(热红外)-热红外占据红外光谱的最大部分,波长从3微米到30微米以上。
热红外和其他两个的关键区别是热红外是发出用一个物体代替反映了了它。红外线是由物体发出的,因为在原子等级。
原子
原子不断运动。它们持续振动,移动和旋转。即使是构成我们坐在椅子的椅子上也在移动。实体实际上是运动!原子可以是不同的状态激.换句话说,它们可以有不同的能量。如果我们对一个原子施加大量的能量,它会留下所谓的基态能级然后移动到兴奋的水平.激发的程度取决于通过热、光或电施加到原子上的能量的多少。
原子由原子组成核(包含质子和中子)和一个电子云.将该云中的电子展示在许多不同的核中旋转核轨道.虽然更现代的原子观点没有描绘出电子的离散轨道,但把这些轨道看作是原子的不同能级是有用的。换句话说,如果我们对一个原子施加一些热量,我们可能会期望一些低能量轨道上的电子会转移到高能量轨道上,远离原子核。
一旦电子向更高能量的轨道移动,它最终想要返回到地位。它的时候,它会将其能量释放为a光子——一粒光。你可以看到原子一直以光子的形式释放能量。例如,当加热元件在烤面包机变成亮红色,红色是由原子被热激发而产生的,释放红色光子。一个激发态的电子比一个松弛态的电子有更多的能量,就像电子吸收了一些能量到达这个激发态,它可以释放这些能量回到基态。这种发射的能量以光子(光能)的形式存在。发射的光子有一个非常特定的波长(颜色),这取决于光子释放时电子能量的状态。
任何活力的东西都使用能量,因此许多诸如的无生命物品引擎和火箭.能源消耗产生热量。反过来,热量使物体中的原子发射出热红外光谱中的光子。物体越热,它释放的红外光子波长就越短。一个非常热的物体甚至会开始发射可见光光谱中的光子,发红光,然后向上移动,经过橙色、黄色、蓝色,最后是白色。一定要读灯泡如何工作,激光器的工作原理和轻盈如何工作查阅有关光和光子发射的更详细资料。
在夜视中,热成像利用了这种红外发射。在下一节中,我们将看到它是如何做到这一点的。