紅外線天文學

紅外線天文學

天文學是一門古老的學科,至少已經有幾千年的歷史。天文學在人類早期文明中占有非常重要的地位。天體物理學:主要研究物理學在天文學中的套用以及利用物理學來解釋天文學觀測的結果。按照觀測手段,天文學可分為:紅外線天文學、光學天文學、射電天文學等多個學科。

概述

天文望遠鏡天文望遠鏡
可見光與紅外線天文學是歷史最悠久也是相當重要的天文學分支,因此本所在發展無線電電波天文學之後的重點之一就是可見光與紅外線天文學。
在八十八年由台灣大學、中央大學、清華大學、和中央研究院提出的宇宙學與粒子天文物理學卓越計畫中,其中一個子計畫就是要獲取使用大型光學紅外線望遠鏡的管道並且參與設計與製作後端儀器。我們希望透過此計畫,吸引優秀的可 見光與紅外線天文研究人才,依循發展電波天文的成功策略,進行台灣之可見光紅外線天文學之尖端研究。
相對於可見光和其他波段的光線來說,紅外觀測為天文學家們打開了另外一扇研究宇宙的視窗,因此紅外天文學的發展十分迅速。由於普通低溫物體的熱輻射能量多集中在紅外波段上,所以紅外望遠鏡需遠離熱源,並儘可能地使用液氮等冷卻劑將設備冷卻至極低的溫度,又由於地球大氣層中的水汽會強烈地吸收某些波段的紅外線,因此地面紅外望遠鏡必須建造在海拔高,且非常乾燥的地方。
紅外線天文學的另一種觀測手段是利用飛機,科學家們將紅外線觀測設備安裝在飛機上,這樣也能產生理想的觀測效果,然而現在,最理想的觀測場所已經是宇宙空間了。
紅外線”是可見光之外的一種“不可見”的光線。可見光有紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等七種顏色,天體除了發出可見光之外,還發出多種我們人類的眼睛看不見的光,包括射電波、紅外線、紫外線、X射線、γ射線等。早期的天文學家只能在可見光範圍內觀測宇宙,但近一二百年來,由於人類陸續發現了各類肉眼看不見的光線,並為觀測宇宙天體不斷研製出了各類觀測這些輻射的特殊的望遠鏡,人類已經掌握了在各種“不可見”波段上全面觀測宇宙的技術,人類對宇宙的認識也因此越來越全面和深入了。
表面上看,可見光和肉眼看不見的光似乎區別很大,但其實它們的本質是相同的,即都是電磁波,只不過波長各不相同罷了。紅光是可見光中波長最長者,紅外線和無線電波比紅光的波長更長,紫光是可見光中波長最短者,紫外線、X射線、γ射線都比紫光的波長更短。
雖然來自天體的各種輻射本質相同,但地球大氣對它們的反應卻大相逕庭。一些波段的輻射因被地球大氣所反射,吸收和散射無法抵達地面,而另一些波段的輻射則可以穿透大氣層抵達地面,具體地說,可見光、射電波和從近紅外到中紅外之間的一小段波長的紅外光能穿透地球大氣抵達地面,而紫外線、X射線、γ射線和絕大多數紅外波段的輻射卻被地球大氣中的水汽、二氧化碳、臭氧等吸收不能抵達地面,它們都被地球大氣層阻擋在外面了。

紅外線概述

紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種,由英德國科學家霍胥爾於1800年發現,又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三稜鏡分解開,在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計,試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結果發現,位於紅光外側的那支溫度計升溫最快。因此得到結論:太陽光譜中,紅光的外側必定存在看不見的光線,這就是紅外線。也可以當作傳輸之媒界。 太陽光譜上紅外線的波長大於可見光線,波長為0.75~1000μm。紅外線可分為三部分,即近紅外線,波長為(0.75-1)~(2.5-3)μm之間;中紅外線,波長為(2.5-3)~(25-40)μm之間;遠紅外線,波長為(25-40)~l000μm 之間。

紅外線紅外線

真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像,與望遠鏡原理完全不同,白天不能使用,價格昂貴且需電源才能工作。

近紅外線或稱短波紅外線,波長0.76~1.5微米,穿入人體組織較深,約5~10毫米;遠紅外線或稱長波紅外線,波長1.5~400微米,多被表層皮膚吸收,穿透組織深度小於2毫米。

紅外線污染

紅外線近年來在軍事、人造衛星以及工業、衛生、科研等方面的套用日益廣泛,因此紅外線污染問題也隨之產生。紅外線是一種熱輻射,對人體可造成高溫傷害。較強的紅外線可造成皮膚傷害,其情況與燙傷相似,最初是灼痛,然後是造成燒傷。紅外線對眼的傷害有幾種不同情況,波長為7500~13000埃的紅外線對眼角膜的透過率較高,可造成眼底視網膜的傷害。尤其是11000埃附近的紅外線,可使眼的前部介質(角膜晶體等)不受損害而直接造成眼底視網膜燒傷。波長19000埃以上的紅外線,幾乎全部被角膜吸收,會造成角膜燒傷(混濁、白斑)。波長大於 14000埃的紅外線的能量絕大部分被角膜和眼內液所吸收,透不到虹膜。只是13000埃以下的紅外線才能透到虹膜,造成虹膜傷害。人眼如果長期暴露於紅外線可能引起白內障。

紅外線紅外線

紅外線可以人為製造,自然界中也廣泛存在,在焊接過程中也會產生,危害焊工眼部健康;一般的生物都會輻射出紅外線,體現出來的巨觀效應就是熱度。

我們知道,熱產生的原因,是組成物質的粒子做不規則運動.這個運動同時也輻射出電磁波,這些電磁波大部分都是紅外線。

太陽光到了晚上的確是幾乎沒有了,但是地球上的物質都會輻射紅外線,有的強烈有的平靜。紅外線照相是通過接收各種物質發出的紅外線,再把他們展現出來,但是其本身不是通過發出紅外線來照相的。  

紅外線透視和夜視是分別利用了紅外線的不同性質。前面的夜視是因為人的肉眼不能看見紅外線,而特殊設計的照相機和夜視儀卻專門接受紅外線,所以會出現我們覺得一片漆黑,而相機卻能拍到東西,因為實際上到處都是紅外線,對於紅外照相機和夜視儀來講是一片光明。

透視則是利用紅外線的波長比可見光要長,可以穿過一些可見光不能通過的面料(比如混棉和尼龍),所以通過一定的選擇濾波,可以得到這些面料後面的圖像。

套用

生活中高溫殺菌,紅外線夜視儀,監控設備,手機的紅外口,賓館的房門卡,汽車、電視機的遙控器、洗手池的紅外感應,飯店門前的感應門

主動式紅外夜視儀

具有成像清晰、製作簡單等特點,但它的致命弱點是紅外按照燈的紅外光會被敵人的紅外探測裝置發現。60年代,美國首先研製出被動式的熱像儀,它不發射紅外光,不易被敵發現,並具有透過霧、雨等進行觀察的能力。

1982年4月─6月,英國和阿根廷之間爆發馬爾維納斯群島戰爭。4月13日半夜,英軍攻擊承軍據守的最大據點斯坦利港。3000名英軍布設的雷區,突然出現在阿軍防線前。英國的所有槍枝、火 炮都配備了紅外夜視儀,能夠在黑夜中清楚地發現阿軍目標。而阿軍卻缺少夜視儀,不能發現英軍,只有被動挨打的份。在英軍火力準確的打擊下,阿軍支持不住,英軍趁機發起衝鋒。到黎明時,英軍已占領了阿軍防線上的幾個主要制高點,阿軍完全處於英軍的火力控制下。6月14日晚9時,14 000名阿軍不得不向英軍投降。英軍領先紅外夜視器材贏得了一場兵力懸殊的戰鬥。

1991年海灣戰爭中,在風沙和硝煙瀰漫的戰場上,由於美軍裝備了先進的紅外夜視器材,能夠先於伊拉克軍的坦克而發現對方,並開炮射擊。而伊軍只是從美軍坦克開炮時的炮口火光上才得知大敵在前。由此可以看出紅外夜視器材在現代戰爭中的重要作用。

紅外線燈管紅外線燈管

透視望遠鏡

就像F717 晚上把夜視開啟來,再加個濾光鏡,就可以透視了,不過對全棉的衣服透視效果最差 很早的訊息了,附屬檔案當時買了好的到,後來訊息一出。就禁售了 ,數量有限預購從速。如果顧客需要,不需要再加錢,可配送訛“夜視版本”附屬檔案,通過這種附屬檔案使用望遠鏡的鏡頭就可以夜間觀察景物。這本來是一項有用的功能,然而很快用戶就發現這種紅外線夜視鏡片的功能不僅可套用於夜間望遠而且還可以透過人的衣服拍看到身體。而製造這種夜視附屬檔案的廠商為YAMADA DENSHI,這家公司原本是為軍隊及防衛及套用生產光傳攝像頭的

紅外熱成像儀

原理:紅外熱成像儀是根據凡是高於一切絕對溫度零度(-273℃)以上的物體都有輻射紅外線的基本原理、利用目標和背景自身輻射紅外線的差異來發現和識別目標的儀器。

特點:由於各種物體紅外線輻射強度不同、從而使人、動物、車輛、飛機等清晰地被觀察到,而且不受煙、霧及樹木等障礙物的影響,白天和夜晚都能工作。是目前人類掌握的最先進的夜視觀測器材。但由於價格特別昂貴,目前只能被套用于軍事上,但由於熱成像的套用範圍非常廣泛、電力、地下管道、消防醫療、救災、工業檢測等方面都有巨大的市場,隨著社會經濟的發展、科學技術的進步、紅外熱成像這項高技術在二、三十年內必將大規模地套用於民間市場、為人類做出貢獻。

天文學分支學科一覽

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們