为了理解夜视,了解光是很重要的。光波的能量与其波长有关:波长越短,能量越高。在可见光中,紫色的能量最大,红色的能量最小。乐动体育网站5.0紧邻可见光谱的是红外光谱。
红外光可分为三类:
- 近红外(近红外)-最接近可见光,近红外的波长在0.7到1.3之间微米也就是7000亿分之一米到1300亿分之一米。
- 中红外(中红外)-中红外波长从1.3微米到3微米不等。近红外和中红外都被各种电子设备所使用,包括遥控器.
- 热红外(热红外)-占据红外光谱的最大部分,热红外的波长范围从3微米到30微米以上。
热红外和其他两种的关键区别是热红外是发出通过一个对象而不是反映了了它。红外线是由一个物体发出的,因为在原子的水平。
原子
原子不断地运动。它们不断地振动、移动和旋转。甚至构成我们坐的椅子的原子也在移动。固体实际上是在运动的!原子可以处于不同的状态激.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,它就会留下所谓的基态能级然后搬到兴奋的水平.激发的程度取决于通过热、光或电施加给原子的能量的多少。
原子由a组成核(包含质子而且中子)及电子云.把电子云中的电子想象成以不同的方式围绕着原子核旋转轨道.虽然更现代的原子观点没有描述电子的离散轨道,但将这些轨道看作原子的不同能级是有用的。换句话说,如果我们对一个原子加热,我们可能会期望一些低能量轨道上的电子会跃迁到高能轨道上,远离原子核。
一旦电子移动到更高能量的轨道,它最终会回到基态。当它这样做时,它以a的形式释放能量光子——一个光的粒子。你可以看到原子一直在以光子的形式释放能量。例如,当加热元件在一个烤面包机变成鲜红色,红色是由原子被热激发,释放红色光子造成的。一个被激发的电子比一个被放松的电子具有更多的能量,正如电子吸收了一定量的能量来达到这个激发水平,它可以释放这些能量回到乐动体育网站5.0基态。这种发射的能量以光子(光能)的形式存在。发射出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的能量状态。
任何有生命的东西都要消耗能量,许多无生命的东西,如发动机和火箭,也是乐动体育网站5.0如此。能量消耗产生热量。反过来,热量使物体中的原子发射出热红外光谱中的光子。物体温度越高,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谱中的光子,发出红色的光,然后穿过橙色、黄色、蓝色,最终变成白色。一定要阅读灯泡是如何工作的,激光是如何工作的,光是如何工作的,以获得关于光和光子发射的更详细的信息。
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。