光、辐射与电磁波谱

红外辐射

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当你站在温暖的暖气片旁,或在天黑后感到被太阳烤过的路面散发出热气时,你感受到的就是红外光。红外正好位于可见光谱红端之外,波长比红光略长,大约从0.7微米一直到几百微米。我们的眼睛看不见它,皮肤却能感到它,而它正是那些温热却尚未发光的物体最明亮地发光的波段。

红外在天文学中极其重要,原因有二。第一,宇宙中常见温度下的任何东西——低温恒星、行星、被附近恒星烤热的尘埃云、孕育新行星的盘——其大部分光都辐射在红外,单纯因为越凉的物体在越长的波长上发光(维恩定律)。第二,红外光穿过尘埃远比可见光容易,所以它让我们能窥视恒星诞生的黑暗茧房内部,并穿透我们自己星系尘埃缭绕的核心。天文学家把这一波段分为近、中、远红外,各自探测不同的温度。

正因为温热的东西在红外发光,红外望远镜本身必须保持极冷,否则它自身的热会把它“致盲”——这正是詹姆斯·韦布空间望远镜等天文台要携带巨大遮阳罩、并在远离地球温暖处运作的原因。我们大气中的水汽吸收掉大部分红外,所以许多红外天文观测要在高而干燥的山顶或太空中进行。同样的物理也驱动着日常工具:能“看见”体温的热成像相机其实就是红外相机。

一团致密黑暗的气体尘埃云,在普通照片里看起来一片漆黑。把这同一片天区用红外拍摄,云就变得透明,露出里面正在发光的新生恒星——这是可见光永远无法让我们看到的。

红外能穿透尘埃,揭示低温天体——新生恒星、行星和温热气体。

红外并不等同于热本身;它是温热物体发出的光。在正常强度下它无害——你自己的身体时刻都在辐射红外,这正是夜视和热成像相机探测的东西。

又称
IRinfrared light红外紅外線