自然界中一切温度高于热力学零度的物体无时无刻不在产生着红外辐射，且这种辐射都携带有辐射物体的特征信息，这为探测和识别各种目标提供了客观基础。因此，自从英国天文学家赫谢耳(Herschel)在1800年发现红外线以来，随着红外辐射理论、红外探测器、红外光学以及红外探测及跟踪系统等的发展，红外技术在国民经济、国防和科学研究中得到了广泛的应用，已经成为现代光电子技术的重要的组成部分，受到世界各国的普遍的关注。因此，许多高等学校在相关专业和学科的本科生、研究生培养中开设了红外物理与技术方面的课程，以适应国民经济建设、国防和科学研究对红外技术人才的需求。
红外物理以电磁波谱中的红外辐射为特定对象，主要研究红外辐射的产生、传输及探测过程的现象、机理、特征和规律等；红外技术以红外物理为基础，研究目标的红外辐射特点、探测与成像、红外信息处理及应用方法等。随着红外技术的不断推广和应用，会出现许多新的物理问题和现象，从而推动红外物理的研究不断深入。为了让理科学生在掌握扎实的红外物理基本知识的同时，得到红外技术方面应用能力的培养，让工科学生在学好红外技术应用知识的同时，进一步夯实红外物理的理论知识，本书将红外物理、红外技术两大部分内容尽量有机地融合在一起，并加入了该领域内新的理论知识和技术，以利于学生全面素质的培养和提高。
本书共分9章，按照从理论到技术的顺序，具体内容安排是：第1章介绍红外物理学的研究对象和研究内容、红外物理学历史和红外物理与现代科学技术的关系。第2章介绍红外辐射度学的基础，基本辐射量的定义、朗伯余弦定理和漫辐射源的辐射特征、辐射在介质传输时的衰减和常用到的几个红外辐射规律。第3章介绍热辐射的基本规律，热辐射遵循的三大定律：普朗克辐射定律、维恩位移定律和斯特藩-玻耳兹曼定律，实际物体的发射率和黑体辐射的简便计算方法，红外辐射测温原理。第4章介绍典型红外辐射源和黑体辐射源的理论和应用分析。第5章介绍红外探测器的分类、性能指标和常用的探测器的物理原理。第6章介绍红外加热技术的原理和实际生活中的应用，红外辐射材料和应用，常见的几种红外加热器件。第7章介绍红外光谱的基础知识、红外分析仪的优缺点和近代红外二维光谱的发展。第8章介绍热成像的原理和在工业、军事上的应用。第9章介绍红外理疗的基础知识、国内外红外理疗器件和红外在中国传统医学中的应用。
本书可以作为高等学校物理学、应用物理学、光电信息科学等专业的高年级本科生或光学工程、生物医学工程等专业硕士生的教材，也可供从事红外器件和红外应用的科技人员参考使用。
本书由李光教授总体负责，第1章由关丽编写，第2、3、4章由李光编写，第5、6章由杨景发编写，第7章由张玮编写，第8章由李旭编写，第9章由刘素玲编写。
在编写过程中，除文中列出的参考文献外，还在网络上查阅了大量的资料，在此对相关作者表示感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，欢迎大家批评指正。
编者
第1章 绪论 001
1.1 红外物理学研究的对象 001
1.1.1 红外辐射的电磁波谱 001
1.1.2 红外线的定义 002
1.1.3 红外线的特点 003
1.2 红外技术的发展史 004
1.3 红外物理学与现代科学技术的关系 005
1.3.1 红外技术在军事上的应用 005
1.3.2 红外技术在工业上的应用 006
习题 006
第2章 红外辐射基础知识 007
2.1 引言 007
2.2 基本辐射量和光谱辐射量 008
2.2.1 辐射功率 008
2.2.2 辐出度 009
2.2.3 辐射强度 009
2.2.4 辐射亮度(辐亮度) 010
2.2.5 辐照度 011
2.3 光谱辐射量和光子辐射量 012
2.3.1 光谱辐射量 012
2.3.2 光子辐射量 013
2.4 朗伯余弦定律和漫辐射源的辐射特性 013
2.4.1 朗伯余弦定律 013
2.4.2 漫辐射源的辐射特性 014
2.5 辐射量计算举例 015
2.5.1 点源向圆盘发射的辐射功率 016
2.5.2 小面源产生的辐照度 016
2.5.3 均匀大面积朗伯扩展源产生的辐照度 017
2.6 辐射在传输媒质中的衰减 018
2.6.1 反射比、吸收比、透射比 019
2.6.2 容易混淆的几个概念 020
2.6.3 吸收比与吸收系数 021
2.6.4 散射系数和衰减系数 022
2.6.5 衰减媒质的透射 023
2.6.6 考虑媒质衰减时的辐射计算 024
2.7 辐射功率的测量 026
2.8 红外辐射的几个定理 027
2.8.1 立体角投影定理 027
2.8.2 Sumpner定理 027
2.8.3 角系数定理 028
2.8.4 阿贝定律 030
2.8.5 辐射在反射系统的像 031
2.8.6 辐射在透射系统的像 032
习题 033
第3章 热辐射的基本规律 036
3.1 辐射的起源 036
3.2 基尔霍夫定律和黑体模型 037
3.2.1 基尔霍夫定律 037
3.2.2 密闭空腔的辐射为黑体辐射 038
3.3 普朗克辐射定律 039
3.3.1 普朗克公式的推导 039
3.3.2 普朗克公式的意义 040
3.3.3 用光子数表示的普朗克辐射定律 041
3.3.4 普朗克公式的近似 041
3.4 维恩位移定律 042
3.4.1 维恩位移定律的定义 042
3.4.2 黑体光谱辐出度的峰值 043
3.4.3 光子辐射量的维恩位移定律 043
3.5 斯特藩-玻耳兹曼定律 044
3.6 黑体辐射的简易计算方法 045
3.6.1 黑体辐射函数表 045
3.6.2 计算举例 046
3.7 辐射的光谱效率和辐射对比度 047
3.7.1 辐射的光谱效率和工程最大值 047
3.7.2 辐射对比度 049
3.7.3 热导数 050
3.8 发射率和实体辐射 050
3.8.1 半球发射率 051
3.8.2 方向发射率 051
3.8.3 影响发射比的因素 054
3.9 红外辐射测温法 058
3.9.1 全辐射法 058
3.9.2 亮度法 059
3.9.3 比色法 060
习题 060
第4章 红外辐射源 063
4.1 典型红外辐射源 063
4.1.1 实用红外辐射源 063
4.1.2 腔型黑体辐射源 065
4.1.3 低频调制时的黑体源辐射计算 068
4.2 古费理论 070
4.2.1 腔型辐射体的有效发射率 070
4.2.2 角度因子的推导和有效发射率的简化 072
习题 074
第5章 红外探测器 076
5.1 红外探测器的分类 076
5.2 红外探测器的性能指标 078
5.2.1 响应度 078
5.2.2 光谱响应 078
5.2.3 噪声电压 079
5.2.4 探测度 080
5.2.5 响应时间 080
5.3 热敏红外探测器 080
5.3.1 温差电偶型探测器 080
5.3.2 热敏电阻型探测器 081
5.3.3 热释电型红外探测器 082
5.3.4 气动型红外探测器 083
5.4 光子探测器 084
5.4.1 光电子发射(PE)探测器 084
5.4.2 光电导(PC)探测器 084
5.4.3 光伏(PV)型探测器 085
5.5 成像探测器 086
5.5.1 红外底片 086
5.5.2 红外变像管 086
5.5.3 摄像管 087
习题 088
第6章 红外加热技术 089
6.1 红外加热技术的概念、意义与发展概况 089
6.1.1 红外加热技术的概念 089
6.1.2 红外加热技术在国民经济中的意义 090
6.1.3 红外加热技术的发展概况 090
6.2 远红外辐射加热技术的基础知识 090
6.2.1 远红外辐射加热技术的基本原理 090
6.2.2 热能传递的三种途径 091
6.2.3 不同传热方式机理的比较 092
6.3 远红外辐射涂料 093
6.3.1 红外辐射涂料的作用 093
6.3.2 红外辐射涂料的种类 093
6.3.3 辐射层的涂覆工艺 094
6.4 各种红外加热器件 095
6.4.1 加热器的结构及分类 095
6.4.2 灯型红外辐射器 095
6.4.3 管状红外辐射器 096
6.4.4 陶瓷管和集成式电热膜红外辐射器 097
6.4.5 板状红外辐射器 097
6.4.6 直热式红外辐射器 097
6.4.7 远红外定向强辐射器 098
6.5 匹配吸收与非匹配吸收理论 098
6.5.1 匹配吸收(共振吸收) 098
6.5.2 非匹配吸收 099
6.5.3 温度匹配 099
6.6 远红外辐射加热技术的实际应用及应注意的问题 100
6.6.1 远红外辐射加热技术的实际应用 100
6.6.2 远红外辐射加热技术应注意的问题 100
习题 101
第7章 红外光谱技术 102
7.1 红外光谱学基础知识 102
7.1.1 分子的运动形式 102
7.1.2 红外吸收光谱的应用 103
7.2 红外气体分析仪 104
7.2.1 红外气体分析仪原理 104
7.2.2 红外气体分析仪的结构和类型 104
7.2.3 红外气体分析仪的特点 106
7.2.4 红外气体分析仪的应用 106
7.3 红外光谱的经典分析 107
7.3.1 红外光谱的经典振动模型 108
7.3.2 振动方程式及其应用 109
7.3.3 红外光谱的定量分析 110
7.3.4 常用的定量分析的方法 111
7.4 红外二维光谱简介 113
7.4.1 二维相关光谱一般的处理方法 114
7.4.2 二维相关光谱的性质 115
习题 117
第8章 红外热成像技术 118
8.1 热成像的原理 118
8.2 热成像技术的发展概况 119
8.3 热像仪的构造 119
8.4 热像仪的应用 119
8.4.1 热像仪在电力工业中的应用 120
8.4.2 热像仪在钢铁工业中的应用 120
8.4.3 热像仪在军事上的应用 120
8.4.4 热像仪在医学上的应用 121
8.4.5 热像仪在其他领域的应用 123
习题 123
第9章 红外理疗技术 124
9.1 红外理疗的概念 124
9.2 红外理疗机理及效应 125
9.2.1 人体的辐射和吸收特性 125
9.2.2 红外辐射的生物效应 127
9.2.3 红外辐射的生理效应 127
9.2.4 红外线的危害和防护 130
9.3 红外理疗仪器 130
9.3.1 红外理疗机 130
9.3.2 TDP辐射器 131
9.3.3 中波红外与短波红光综合治疗仪 131
9.3.4 神秘的频谱仪 134
9.3.5 红外理疗仪器的发展方向 134
9.4 红外治疗技术国内外动态 135
9.4.1 红外血凝固器 135
9.4.2 热疗 135
9.4.3 其他红外技术的临床应用 135
9.5 红外技术与传统医学 136
习题 136
参考文献 137
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