紅外線(波長介於微波與可見光之間的電磁波)

紅外線（Infrared）是波長介於微波與可見光之間的電磁波，波長在1mm到760納米（nm）之間，比紅光長的非可見光。

高於絕對零度（-273.15℃）的物質都可以產生紅外線。現代物理學稱之為熱射線。醫用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠紅外線。含熱能，太陽的熱量主要通過紅外線傳到地球。

如圖所示，我們把紅光之外的輻射叫做紅外線（紫光之外是紫外線），肉眼不可見。

基本介紹

• 中文名：紅外線
• 外文名：infrared ray
• 定義：介於微波與可見光之間的電磁波
• 波長：760—1000納米(nm)
• 特點：含熱能
• 性質：電磁波

涵義

紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國科學家赫歇爾於1800年發現，又稱為紅外熱輻射，熱作用強。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介。 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)～l500μm 之間。

分類

近紅外線：| (Near Infra-red， NIR)| 0.7~2.5 μm

中紅外線：| (Middle Infra-red， MIR)| 2.5~25 μm

遠紅外線：| (Far Infra-red， FIR)| 25~500μm

物理性質

1.有熱效應

2.穿透雲霧的能力強

輻射源

紅外線輻射源可區分為四部分：

白熾發光區（Actinic range）：或稱“光化反應區”，由白熾物體產生的射線，自可見光域到紅外域。如燈泡（鎢絲燈，TUNGSTEN FILAMENT LAMP），太陽。

熱體輻射區（Hot-object range）：由非白熾物體產生的熱射線，如電熨斗及其它的電熱器等，平均溫度約在400℃左右。

發熱傳導區（Calorific range）由滾沸的熱水或熱蒸汽管產生的熱射線。平均溫度低於200℃，此區域又稱為“非光化反應區”（Non-actinic）。

溫體輻射區（Warm range）：由人體、動物或地熱等所產生的熱射線，平均溫度約為40℃左右。

發現歷史

紅外線的發現：公元1800年英國科學家"威廉·赫歇爾"發現太陽光中的紅光外側所圍繞著一種用肉眼無法看見的光源，波長介於5.6-1000μm的「遠紅外線」，經過這種光源照射時，會對有機體產生放射、穿透、吸收、共振的效果。美國太空總部(NASA)研究報告指出，在紅外線內，對人體有幫助4-14微米的遠紅外線，從內部發熱，從體內作用促進微血管的擴張，使血液循環順暢，達到新陳代謝的目的，進而增加身體的免疫力及治癒率。 但是根據黑體輻射理論，一般的材料要產生足夠強度的遠紅外線，並不容易，通常必須藉助特殊物質作能量的轉換，將它所吸收的熱量經由內部分子的振動再發放較長波長的遠紅外線出來。

特點

紅外線波長較長，（無線電、微波、紅外線、可見光。波長按由長到短順序），給人的感覺是熱的感覺，產生的效應是熱效應，那么紅外線在穿透的過程中穿透達到的範圍是在一個什麼樣的層次？如果紅外線能穿透到原子、分子內部，那么會引起原子、分子的膨大而導致原子、分子的解體。真的是這樣嗎？而事實上呢，紅外線頻率較低，能量不夠，遠遠達不到原子、分子解體的效果。因此，紅外線只能穿透了原子分子的間隙中，而不能穿透到原子、分子的內部，由於紅外線只能穿透到原子、分子的間隙，會使原子、分子的振動加快、間距拉大，即增加熱運動能量，從巨觀上看，物質在融化、在沸騰、在汽化，但物質的本質（原子、分子本身）並沒有發生改變，這就是紅外線的熱效應。

因此我們可以利用紅外線的這種激發機制來燒烤食物，使有機高分子發生變性，但不能利用紅外線產生光電效應，更不能使原子核內部發生改變。

同樣的道理，我們不能用無線電波來燒烤食物，無線電波的波長實在太長無法穿透到有機高分子間隙更不用說使其變性達到食物烤熟的目的。

通過上述我們知道：波長越短，頻率越高、能量越大的波穿透達到的範圍越大；波長越長，頻率越低、能量越小的波穿透達到的範圍越小。

套用

紅外線是波長介乎微波與可見光之間的電磁波，波長在750納米至1毫米之間，是波長比紅光長的非可見光。覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段。透過雲霧能力比可見光強。在通訊、探測、醫療、軍事等方面有廣泛的用途。 俗稱紅外光。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。

醫用治療紅外線主要為近紅外線（NIR， IR-A DIN）、短波紅外線（SWIR， IR-B DIN）、中波長紅外線（MWIR， IR-C DIN）、長波長紅外線（LWIR， IR-C DIN）。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。

醫用

紅外線照射體表後，一部分被反射，另一部分被皮膚吸收。皮膚對紅外線的反射程度與色素沉著的狀況有關，用波長0.9微米的紅外線照射時，無色素沉著的皮膚反射其能量約60%；而有色素沉著的皮膚反射其能量約40%。長波紅外線（波長1.5微米以上）照射時，絕大部分被反射和為淺層皮膚組織吸收，穿透皮膚的深度僅達0.05～2毫米，因而只能作用到皮膚的表層組織；短波紅外線（波長1.5微米以內）以及紅色光的近紅外線部分透入組織最深，穿透深度可達10毫米，能直接作用到皮膚的血管、淋巴管、神經末梢及其他皮下組織。

在紅外線區域中，對人體最有益的波段就是4到14微米這個波段範圍，這個在醫術界裡面統稱為“生育光線”，因為這個紅外線波段對生命的生長有這促進的作用，這個紅外線對活化細胞組織，血液循環有很好的作用，能夠提高人的免疫力，加強人體的新陳代謝。

紅外線紅斑

足夠強度的紅外線照射皮膚時，可出現紅外線紅斑，停止照射不久紅斑即消失。大劑量紅外線多次照射皮膚時，可產生褐色大理石樣的色素沉著，這與熱作用加強了血管壁基底細胞層中黑色素細胞的色素形成有關。

功效

紅外線治療作用的基礎是溫熱效應。在紅外線照射下，組織溫度升高，毛細血管擴張，血流加快，物質代謝增強，組織細胞活力及再生能力提高。紅外線治療慢性炎症時，改善血液循環，增加細胞的吞噬功能，消除腫脹，促進炎症消散。紅外線可降低神經系統的興奮性，有鎮痛、解除橫紋肌和平滑肌痙攣以及促進神經功能恢復等作用。在治療慢性感染性傷口和慢性潰瘍時，改善組織營養，消除肉芽水腫，促進肉芽生長，加快傷口癒合。紅外線照射有減少燒傷創面滲出的作用。紅外線還經常用於治療扭挫傷，促進組織腫張和血腫消散以及減輕術後粘連，促進瘢痕軟化，減輕瘢痕攣縮等。

紅外線對血液的作用

因為紅外線能夠深入人體的皮下組織，所以利用紅外線反應，使皮下深層皮膚溫度上升，擴張微血管，促進血液循環，復活酵素，強化血液及細胞組織代謝，對細胞恢復年輕有很大的幫助並能改善貧血。調節血壓：高血壓及動脈硬化一般是神經系統、內分泌系統，腎臟等細小動脈收縮及狹窄所造成。遠紅外線擴張微血管，促進血液循環能使高血壓降低，又能改善低血壓症狀。

紅外線對關節的作用

紅外線深透力可達肌肉關節深處，使身體內部溫暖，放鬆肌肉，帶動微血管網的氧氣及養分交換，並排除積存體內的疲勞物質和乳酸等老化廢物對消除內腫，緩和酸痛之效果卓越。

紅外線對自律神經的作用

自律神經主要是調節內臟功能，人長期處在焦慮狀態，自律神經系統持續緊張，會導致免疫力降低，頭痛，目眩，失眠乏力，四肢冰冷。紅外線可調節自律神經保持在最佳狀態，以上症狀均可改善或祛除。

紅外線對護膚美容的作用

紅外線照射人體產生共鳴吸收，能將引起疲勞及老化的物質，如乳酸、游離脂肪酸、膽固醇、多餘的皮下脂肪等，籍毛囊口和皮下脂肪的活化性，不經腎臟，直接從皮膚代謝。因此，能使肌膚光滑柔嫩。遠紅外線的理療效果能使體內熱能提高，細胞活化，因此促進脂肪組織代謝，燃燒分解，將多餘脂肪消耗掉，進而有效減肥。

紅外線對循環系統的作用

遠紅外線照射的全面性和深透性，對於遍布全身內外無以數計的微循環組織系統，是唯一能完全照顧的理療方式。微循環順暢之後，心臟收縮壓力減輕，氧氣和養分供應充足，自然身輕體健。強化肝臟功能：肝臟是體內最大的化學工廠，是血液的淨化器。遠紅外線照射引起的體內熱深層效應，能活化細胞，提高組織再生能力，促進細胞生長，強化肝臟功能，提高肝臟解毒、排毒作用，使內臟環境保持良好狀態，可說是最佳的防病戰略。

紅外線對眼的作用

由於眼球含有較多的液體，對紅外線吸收較強，因而一定強度的紅外線直接照射眼睛時可引起白內障。白內障的產生與短波紅外線的作用有關；波長大於1.5微米的紅外線不引起白內障。

光浴對機體的作用

光浴的作用因素是紅外線、可見光線和熱空氣。光浴時，可使較大面積，甚至全身出汗，從而減輕腎臟的負擔，並可改善腎臟的血液循環，有利於腎功能的恢復。光浴作用可使血紅蛋白、紅細胞、中性粒細胞、淋巴細胞、嗜酸粒細胞增加，輕度核左移；加強免疫力。局部浴可改善神經和肌肉的血液供應和營養，因而可促進其功能恢復正常。全身光浴可明顯地影響體內的代謝過程，增加全身熱調節的負擔；對植物神經系統和心血管系統也有一定影響。

紅外線光源

1.紅外線輻射器

將電阻絲纏在瓷棒上，通電後電阻絲產熱，使罩在電阻絲外的碳棒溫度升高（一般不超過500℃），發射長波紅外線為主。紅外線輻射器有立地式和手提式兩種。立地式紅外線輻射器的功率可達600～1000瓦或更大。

紅外線輻射治療儀

近年我國一些地區製成遠紅外輻射器供醫用，例如有用高矽氧為元件，製成遠紅外輻射器。

2.白熾燈

在醫療中廣泛套用各種不同功率的白熾燈泡做為紅外線光源。燈泡內的鎢絲通電後溫度可達2000～2500℃。

白熾燈用於光療時有以下幾種形式：

立地式白熾燈：用功率為250～1000W的白熾燈泡，在反射罩間裝一金屬網，以為防護。立地式白熾燈，通常稱為太陽燈。

手提式白熾燈：用較小功率（多為200W以下）的白熾燈泡，安在一個小的反射罩內，反射罩固定在小的支架上。

3.光浴裝置

可分局部或全身照射用二種。根據光浴箱的大小不同，在箱內安裝40～60W的燈泡6～30個不等。光浴箱呈半圓形，箱內固定燈泡的部位可加小的金屬反射罩。全身光浴箱應附溫度計，以便觀察箱內溫度，隨時調節。

紅外線治療的操作方法

1.患者取適當體位，裸露照射部位。

2.檢查照射部位對溫熱感是否正常。

3.將燈移至照射部位的上方或側方，距離一般如下：

功率500W以上，燈距應在50～60cm以上；功率250～300W，燈距在30～40cm；功率200W以下，燈距在20cm左右。

4.套用局部或全身光浴時，光浴箱的兩端需用布單遮蓋。通電後3～5分鐘，應詢問患者的溫熱感是否適宜；光浴箱內的溫度應保持在40～50℃。

5.每次照射15～30分鐘，每日1～2次，15～20次為一療程。

6.治療結束時，將照射部位的汗液擦乾，患者應在室內休息10～15分鐘後方可外出。

注意事項

（1）治療時患者不得移動體位，以防止燙傷。

（2）照射過程中如有感覺過熱、心慌、頭暈等反應時，需立即告知工作人員。

（3）照射部位接近眼或光線可射及眼時，套用紗布遮蓋雙眼。

（4）患部有溫熱感覺障礙或照射新鮮的瘢痕部位、植皮部位時，套用小劑量，並密切觀察局部反應，以免發生灼傷。

（5）血循障礙部位，較明顯的毛細血管或血管擴張部位一般不用紅外線照射。

照射方式的選擇和照射劑量

1.不同照射方式的選擇

紅外線照射主要用於局部治療，在個別情況下，如小兒全身紫外線照射時也可配合套用紅外線做全身照射。局部照射如需熱作用較深，則優先選用白熾燈（即太陽燈）。治療慢性風濕性關節炎可用局部光浴；治療多發性末梢神經炎可用全身光浴。

2.照射劑量

決定紅外線治療劑量的大小，主要根據病變的特點、部位、患者年齡及機體的功能狀態等。紅外線照射時患者有舒適的溫熱感，皮膚可出現淡紅色均勻的紅斑，如出現大理石狀的紅斑則為過熱表現。皮溫以不超過45℃為準，否則可致燙傷。

主要適應症和禁忌症

（一）適應症

風濕性關節炎，慢性支氣管炎，胸膜炎，慢性胃炎，慢性腸炎，神經根炎，神經炎，多發性末梢神經炎，痙攣性麻痹、弛緩性麻痹，周圍神經外傷，軟組織外傷，慢性傷口，凍傷，燒傷創面，褥瘡，慢性淋巴結炎，慢性靜脈炎，注射後硬結，術後粘連，瘢痕攣縮，產後缺乳，乳頭裂，外陰炎，慢性盆腔炎，濕疹，神經性皮炎，皮膚潰瘍等。

（二）禁忌症

有出血傾向，高熱，活動性肺結核，重度動脈硬化，閉塞性脈管炎等。

處方舉例

（1）紅外線照射雙膝關節：燈距40cm，30分鐘，每日一次，7次。適應症：慢性風濕性關節炎

（2）紅外線照射右側胸廓（下半部）燈距50cm，20分鐘，每日一次，8次。適應症：右側乾性胸膜炎

（3） 太陽燈照射腰骶部：燈距40cm，20～30分鐘，每日一次，6次。適應症：腰骶神經根炎

（4）全身光浴：箱內溫度40～45℃，20～30分鐘，每日一次，8次。適應症：多發性末梢神經炎

（5）左小腿局部光浴：20～30分鐘，每日一次，8次。適應症：左側腓總神經外傷

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。

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探照燈發出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，英軍攻擊阿根廷守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，14000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。

透視望遠鏡

就像F717 晚上把夜視開啟，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。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偷看到身體。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。

光波爐

光波爐的燒烤管由石英管或者銅管換成了鹵素管（即光波管），能夠迅速產生高溫高熱，冷卻速度也快，加熱效率更高，而且不會烤焦，從而保證食物色澤。從成本上來講，光波管成本只比銅管或者石英管增加幾元錢，所以，光波管在微波爐技術上的使用非常普遍。

光波爐有以下優點：
優點一：不挑鍋具，保留電磁爐使用方便，外形美觀的優點。 彌補了電磁爐只能使用鐵質鍋具的缺陷，使用範圍擴大到所有的平底鍋具，被人稱為永不挑鍋具的爐具。
優點二：採用高級微晶晶玻璃面板，面板可承受950度高溫，燒不破裂，不變色，面板明亮如鏡、容易清潔，環保。
優點三：絕不存在高頻電磁波的輻射，眾所周知，一個普通電磁爐相當於15部手機的輻射，而光波爐遠紅外線，具有保健取暖，紅外波以87% 集中在8μm~15μm，紅外線輻射轉換率70%以上，紅外能量每平方765.9W，長期使用能起到保健理療功效，特別是能有效活化組織細胞，促進血液循環，加速新陳代謝，增強免疫，具有防臭、除濕、抗菌、抗疲勞、抗老化、保健強身的作用。
優點四：功能之好，做出的飯菜味道好，由弱到強的火力設計，熱能強勁，熱力均勻，確保菜色香、味俱全。而且，它是專為安全設計的爐具，內設智慧型過熱保護裝置、可根據時間自動關機，即使您用後忘記關它，也決無後顧之憂。
優點五：升溫快，最高溫度可達到700度，通過多段精確強弱功率控制，可急速烹調，且熱源集中、節能、省電。
優點六：全新微電腦控制，高、低壓絕對分開，防過熱保護，防漏、防水、安全可靠。
優點七：無明火，不產生一氧化碳，烹調時可見鹵素光，令使用者，輕易識別爐具是否正常工作。

熱成像儀

起源：六十年代早期，瑞典AGA公司研製成功第二代紅外成像裝置，它是在紅外尋視系統的基礎上以增加了測溫的功能，稱之為紅外熱像儀。

開始由於保密的原因，在發達的國家中也僅限于軍用，投入套用的熱成像裝置可的黑夜或濃厚幕雲霧中探測對方的目標，探測偽裝的目標和高速運動的目標。由於有國家經費的支撐，投入的研製開發費用很大，儀器的成本也很高。以後考慮到在工業生產發展中的實用性，結合工業紅外探測的特點，採取壓縮儀器造價。降低生產成本並根據民用的要求，通過減小掃描速度來提高圖像解析度等措施逐漸發展到民用領域。

六十年代中期，AGA公司研製出第一套工業用的實時成像系統（THV），該系統由液氮致冷，110V電源電壓供電，重約35公斤，因此使用中便攜性很差，經過對儀器的幾代改進，1986年研製的紅外熱像儀已無需液氮或高壓氣，而以熱電方式致冷，可用電池供電；1988年推出的全功能熱像儀，將溫度的測量、修改、分析、圖像採集、存儲合於一體，重量小於7公斤，儀器的功能、精度和可靠性都得到了顯著的提高。

九十年代中期，美國FSI公司首先研製成功由軍用技術（FPA）轉民用並商品化的新一紅外熱像儀（CCD）屬焦平面陣列式結構的一種凝成像裝置，技術功能更加先進，現場測溫時只需對準目標攝取圖像，並將上述信息存儲到機內的PC卡上，即完成全部操作，各種參數的設定可回到室內用軟體進行修改和分析數據，最後直接得出檢測報告，由於技術的改進和結構的改變，取代了複雜的機械掃描，儀器重量已小於二公斤，使用中如同手持攝像機一樣，單手即可方便地操作。 原理：紅外熱成像儀是根據凡是高於一切絕對零度（-273.15℃）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。

污染問題

紅外線在軍事、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。

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。

1.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。

2.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。