Большая Советская Энциклопедия (ИН) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" (список книг .txt) 📗
Лит.: Clark W., Photography by infrared, 2 ed., N. Y., 1946 (см. также лит. к ст. Инфракрасное излучение ).
В. И. Малышев.
Фотография «больного» листа дерева при обычном (справа, внизу) и инфракрасном (слева, вверху) освещении.
Фотография ноги: слева — в видимом, справа — в инфракрасном излучении; на последней отчетливо видны вены.
Аэроснимки одного и того же участка местности: слева — обычный, справа — инфрахроматический. На рисунке справа деревья четко разделены на хвойные (более тёмные) и лиственные (светлые), тёмное пятно в центре — водоём, который на обычном снимке сливается с общим фоном.
Фотографии ландшафта: слева — на обычной пластинке, справа — на инфракрасной пластинке. Листья деревьев отражают инфракрасное излучение и поэтому на фотографии справа кажутся светлыми, вода поглощает инфракрасное излучение — на снимке выходит темной; небо также выходит темным, т.к. оно не рассеивает инфракрасное излучение.
Фотография пейзажа: слева — на обыкновенной пластинке, справа — на инфракрасной пластинке.
Фотография, полученная в полной темноте, при облучении скульптуры излучением от двух нагретых утюгов. Утюги на фотографии получились светлыми.
Фотографии участка неба: слева — в видимом излучении, справа — в инфракрасном излучении. На фотографии слева большая часть звезд не видна, т.к. они закрыты туманностью, непрозрачной для видимого излучения. Для инфракрасного излучения туманность прозрачна и потому на фотографии справа видно большое число «инфракрасных» звёзд.
Фотография куклы, одетой в чёрное платье: слева — в видимом свете, справа — на инфракрасной фотографии. Различный цвет одежды на инфракрасной фотографии показывает, что она изготовлена из разных материалов, обладающих различной отражательной способностью для инфракрасного излучения.
Фотографии части сертификата с обесцвеченной химически подписью и датой: вверху — в видимом свете, внизу — в инфракрасном излучении; на последней видны уничтоженные первоначально подпись и дата.
Инфракрасное излучение
Инфракра'сное излуче'ние, ИК излучение, инфракрасные лучи, электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны l = 0,74 мкм ) и коротковолновым радиоизлучением (l ~ 1—2 мм ). Инфракрасную область спектра обычно условно разделяют на ближнюю (l от 0,74 до 2,5 мкм ), среднюю (2,5—50 мкм ) и далёкую (50—2000 мкм ).
И. и. было открыто в 1800 английским учёным В. Гершелем, который обнаружил, что в полученном с помощью призмы спектре Солнца за границей красного света (т. е. в невидимой части спектра) температура термометра повышается (рис. 1 ). В 19 в. было доказано, что И. и. подчиняется законам оптики и, следовательно, имеет ту же природу, что и видимый свет. В 1923 советский физик А. А. Глаголева-Аркадьева получила радиоволны с l ~ 80 мкм , т. е. соответствующие инфракрасному диапазону длин волн. Таким образом, экспериментально было доказано, что существует непрерывный переход от видимого излучения к И. и. и радиоволновому и, следовательно, все они имеют электромагнитную природу.
Спектр И. и., так же как и спектр видимого и ультрафиолетового излучений, может состоять из отдельных линий, полос или быть непрерывным в зависимости от природы источника И. и. Возбуждённые атомы или ионы испускают линейчатые инфракрасные спектры. Например, при электрическом разряде пары ртути испускают ряд узких линий в интервале 1,014—2,326 мкм ; атомы водорода — ряд линий в интервале 0,95—7,40 мкм . Возбуждённые молекулы испускают полосатые инфракрасные спектры, обусловленные их колебаниями и вращениями (см. Молекулярные спектры ). Колебательные и колебательно-вращательные спектры расположены главным образом в средней, а чисто вращательные — в далекой инфракрасной области. Так, например, в спектре излучения газового пламени наблюдается полоса около 2,7 мкм , испускаемая молекулами воды, и полосы с l » 2,7 мкм и l » 4,2 мкм , испускаемые молекулами углекислого газа. Нагретые твёрдые и жидкие тела испускают непрерывный инфракрасный спектр. Нагретое твёрдое тело излучает в очень широком интервале длин волн. При низких температурах (ниже 800 К) излучение нагретого твёрдого тела почти целиком расположено в инфракрасной области и такое тело кажется тёмным. При повышении температуры доля излучения в видимой области увеличивается и тело вначале кажется тёмно-красным, затем красным, жёлтым и, наконец, при высоких температурах (выше 5000 К) — белым; при этом возрастает как полная энергия излучения, так и энергия И. и.
Оптические свойства веществ (прозрачность, коэффициент отражения, коэффициент преломления) в инфракрасной области спектра, как правило, значительно отличаются от оптических свойств в видимой и ультрафиолетовой областях. Многие вещества, прозрачные в видимой области, оказываются непрозрачными в некоторых областях И. и. и наоборот. Например, слой воды толщиной в несколько см непрозрачен для И. и. с l > 1 мкм (поэтому вода часто используется как теплозащитный фильтр), пластинки германия и кремния, непрозрачные в видимой области, прозрачны в инфракрасной (германий для l > 1,8 мкм , кремний для l > 1,0 мкм ). Чёрная бумага прозрачна в далёкой инфракрасной области. Вещества, прозрачные для И. и. и непрозрачные в видимой области, используются в качестве светофильтров для выделения И. и. Ряд веществ даже в толстых слоях (несколько см ) прозрачен в достаточно больших участках инфракрасного спектра. Из таких веществ изготовляются различные оптические детали (призмы, линзы, окна и пр.) инфракрасных приборов. Например, стекло прозрачно до 2,7 мкм, кварц — до 4,0 мкм и от 100 мкм до 1000 мкм, каменная соль — до 15 мкм, йодистый цезий — до 55 мкм . Полиэтилен, парафин, тефлон, алмаз прозрачны для l > 100 мкм . У большинства металлов отражательная способность для И. и. значительно больше, чем для видимого света, и возрастает с увеличением длины волны И. и. (см. Металлооптика ). Например, коэффициент отражения Al, Au, Ag, Cu при l = 10 мкм достигает 98%. Жидкие и твёрдые неметаллические вещества обладают в И. и. селективным отражением, причём положение максимумов отражения зависит от химического состава вещества.
Проходя через земную атмосферу, И. и. ослабляется в результате рассеяния и поглощения. Азот и кислород воздуха не поглощают И. и. и ослабляют его лишь в результате рассеяния, которое, однако, для И. и. значительно меньше, чем для видимого света. Пары воды, углекислый газ, озон и др. примеси, имеющиеся в атмосфере, селективно поглощают И. и. Особенно сильно поглощают И. и. пары воды, полосы поглощения которых расположены почти во всей инфракрасной области спектра, а в средней инфракрасной области — углекислый газ. В приземных слоях атмосферы в средней инфракрасной области имеется лишь небольшое число «окон», прозрачных для И. и. (рис. 2 ). Наличие в атмосфере взвешенных частиц — дыма, пыли, мелких капель воды (дымка, туман) — приводит к дополнительному ослаблению И. и. в результате рассеяния его на этих частицах, причём величина рассеяния зависит от соотношения размеров частиц и длины волны И. и. При малых размерах частиц (воздушная дымка) И. и. рассеивается меньше, чем видимое излучение (что используется в инфракрасной фотографии), а при больших размерах капель (густой туман) И. и. рассеивается так же сильно, как и видимое.
