紅外線攝影的基本原理

1、紅外線攝影的基本原理紅外線攝影的基本原理紅外線的發(fā)現(xiàn)紅外線的發(fā)現(xiàn)早在1672年人們就發(fā)現(xiàn)了太陽光(俗稱白光)是由各種顏色的光復(fù)合而成，隨后牛頓做出了單色光在性質(zhì)上比白光更簡單的著名結(jié)論。無論是當(dāng)時還是現(xiàn)在，我們都可以利用分光棱鏡把太陽光分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等單色光，這也是很多光電試驗中合成白光的原理。1800年英國物理學(xué)家赫胥爾從熱的觀點來研究各單色光時發(fā)現(xiàn)了紅外線，并且把光譜中看得見的那部分波稱為“光”(可見光)，而人眼看

2、不到的波則稱為“線”，并習(xí)慣地命名為紅外線。顯然這樣來對紅外線進行定義是不科學(xué)的，爾后科學(xué)家的研究表明，紅外線這種電磁波在實際應(yīng)用中可劃分為以下三個波段:近紅外：波長為0.77～3.0μm、中紅外：波長為3.0～30μm、遠紅外：波長為30～1000μm。通常情況下的紅外線攝影可以感應(yīng)的紅外線波長范圍為770～1000nm。紅外線成像設(shè)備的特殊之處就是能探測這種物體表面所輻射的不為人眼所見的紅外線，它所反映的是物體表面的紅外輻射場，即溫

3、度場，幫助我們看到肉眼觀察不到的事物，從另一種角度來觀察我們所熟悉的事物。紅外線成像的原理和黑體的紅外輻射規(guī)律紅外線成像的原理和黑體的紅外輻射規(guī)律所謂黑體，簡單地講就是在任何情況下對一切波長的入射輻射吸收率都等于1的物體，也就是說完全吸收。作為自然界中實際存在的任何物體對不同波長的入射輻射都有一定的反射(吸收率不等于1)，所以黑體只是人們抽象出來的一種理想化的物體模型。但黑體熱輻紅外線濾鏡在這個過程中起到的作用類似于帶通濾波器的作用，讓

4、所需要波長的紅外線通過，而將其它波長的光線阻斷。紅外線攝影的感光器件(傳統(tǒng)膠片和CCDCMOS)在傳統(tǒng)攝影中，目前我們生產(chǎn)的黑白、彩色增感類材料可以滿足絕大多數(shù)普通攝影的要求，并且對于某些特殊的用途，比如紅外線攝影，則可以通過增加膠片乳劑的波長敏感度來增加它對于紅外線的感光度，滿足人們的需求。紅外增感染料在20世紀(jì)初被發(fā)現(xiàn)，直到20世紀(jì)30年代才得到廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在，紅外增感染料所能夠賦予的感光度已經(jīng)被提高到了1200nm的光譜區(qū)域。但

5、是在波長大約為1200nm時，雖然也可以實現(xiàn)材料增感，但是其輻射可以被水吸收，已經(jīng)失去了實際使用意義，這使得記錄波長更長的光譜在傳統(tǒng)膠片領(lǐng)域成為一件比較困難的事情，因此為數(shù)碼相機的感光器件CCDCMOS在這個領(lǐng)域的應(yīng)用提供了機會。使用數(shù)碼相機的CCD(光電耦合器)CMOS作為感光元器件進行紅外線攝影與傳統(tǒng)紅外線攝影最大不同的是，CCDCMOS自身具備了400～1200nm的感光能力，涵蓋了紅外線的基本波長光譜。只是在一般的狀況下由于可見

6、光的光量遠大于紅外光，因而使用數(shù)碼相機拍攝時并不能看出紅外線效應(yīng)，另一個原因則是許多數(shù)碼相機的鏡頭都裝有紅外線消除濾鏡(IRcutfilter)，過濾了大部分紅外線。但是紅外線消除濾鏡的好壞和數(shù)碼相機所采用CCDCMOS感光器件對紅外線的靈敏程度才是決定數(shù)碼相機是否具備紅外線攝影能力的重要因素，為此我們可以使用一般家用電器的紅外線遙控器對著數(shù)碼相機鏡頭，并按下遙控器按鍵，同時從相機的LCD或EVF(電子取景器)中觀察是否能看到明亮光點的

7、方法來判斷您的數(shù)碼相機是否具備紅外線攝影的能力。影響紅外線攝影的潛在因素影響紅外線攝影的潛在因素紅外線攝影可能會受到很多外部條件制約和影響，其中最主要的包括：1.拍攝題材的材料性質(zhì)的影響：不同性質(zhì)的材料因?qū)椛涞奈栈蚍瓷湫愿鳟?，因此它們的紅外線發(fā)射性能也不盡相同，對于紅外線的敏感程度也不同。2.表面狀態(tài)的影響：任何實際物體表面都不是絕對光滑的，總會表現(xiàn)為不同的表面粗糙度。因此，這種不同的表面形態(tài)將對紅外線反射率造成影響，從而影響發(fā)射率

8、的數(shù)值。這種影響的大小同時取決于材料的種類。3.溫度影響：溫度對不同性質(zhì)物體的影響是不同的，很難做出定量的分析，只有在拍攝過程中積累經(jīng)驗。4.物體之間的輻射傳遞的影響：物體對于給定的入射輻射必然存在著吸收、反射，而當(dāng)達到熱平衡后，其吸收的輻射能必然轉(zhuǎn)化為向外發(fā)射的輻射能。因此，我們在拍攝時，要注意熱輻射源的方向和時間，使其它物體的影響降到最小。5.大氣衰減的影響：大氣對物體的輻射有吸收、散射、折射等物理過程，對物體的輻射強度會有衰減作用