“赤橙黄绿青蓝紫，谁持彩练当空舞？”
彩虹是夏日雨后放晴时常见的一种美丽的自然现象，人们常常为之赞叹不绝。那么彩虹是怎么形成的呢？早在古代，我国卓越的科学家沈括在他所著的“梦溪笔谈”中就指出：“虹，日中雨影也。日照雨，则有之。”在下雨时或者雨后，天空中飘浮着无数个小水滴，它们就象是无数个小小的三棱镜一样。白色的太阳光照射在水滴上，发生了折射作用，被分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光带，我们称为可见光。
可见光，这是大家很熟悉的。那么红外线究竟是什么？它与可见光有什么不同，又有什么联系呢？
红外线是一种看不见的光线，它与可见光一样也是一种电磁波。电磁波有各种波长，如果以微米（百万分之一米）为单位计算，波长为0.38～0.76微米的电磁波就是我们所熟悉的可见光。红外线在电磁波谱中位于可见光红光的外侧，因此人们称之为红外线，它的波长范围是在0.76～1000微米之间。整个红外波段还可分为三部分：0.76～2.5微米为近红外区；2.5～25微米为中红外区：25～1000微米为远红外区。图1就是电磁波的波谱：波长比红外线短的电磁波依次为可见光、紫外线（波长约0.38～0.01微米）、X射线（波长约0.01～0.0001微米）和γ射线（波长小于0.0001微米）；波长比红外线长的电磁波则有微波（波长从1毫米到1米）和无线电波（波长大于1米）。上述的波长范围，并不就是严格的界限，实际上它们都有一些重迭部分。
由图1可看出，在电磁波谱中，红外线是介于可见光与微波之间的电磁波。红外线短波段的一端（近红外区）与可见光的位置靠近，所以红外线有很多属性同可见光极为相似，例如，红外线与可见光一样是直线传播的，也会发生反射、折射、散射、衍射和被吸收现象，同样可以用透镜进行聚焦，等等。而红外线长波段的一端（远红外区）却与微波比邻，因此在某些特性上与微波有类似之处，如穿透能力强、能贯穿某些不透明的物质等。
红外线和热
在大雪纷飞的严冬季节，人们常常围坐在火炉旁取暖，这是因为通红的火炉发射出了强烈的红外线使人体感到温暖的缘故。正因为红外线与热有密切的联系，人们又称之为热辐射。红外技术就是研究和应用红外辐射的一门新兴科学技术。
实际上，各种物体（固体、液体或气体）都在不断地向周围发射红外线来传送物体的热能，这种传送热能的方式叫做热辐射。我们周围的空间到处都有热辐射，称为辐射场。红外线辐射与可见光一样都是以光速（每秒三十万公里）传播的，这种传播既可以在空气（或其它介质）中进行，也可以在真空中进行。例如，遥远的太阳和地球之间虽然有很大部分近于“真空”，但太阳光只需要几分钟的时间就可以把巨大的太阳能传送到地球上来，给地球上带来阳光和温暖。
为了研究太阳光各条色带的光热效应，有人曾作过一个实验：用灵敏的水银温度计测量太阳光谱的热量分布，当温度计从紫光向红光端移动时，温度计的指示是逐渐升高的；可是，当温度计移到红光外的不可见部分时，却发现这里的温度比红光处温度还要高，再把温度计向外移，温度计上的指示经过了一个最高点后才逐渐降下来。这就清楚地表明，太阳光的热主要是由波长比红光更长的不可见光线——红外线传播的。
发热的物体有的会发光（如太阳、钢水），有的不会发光（如沸水、导电接头）。一般来说，凡能发出明亮光线的物体，其表面温度总是相当高的，例如太阳的表面温度约为6000K（绝对温度），而温度低的物体是不会发光的。但是任何物体，不论它是否发光，只要温度高于绝对零度（－273℃），都会一刻不停地向周围辐射红外线，只是温度高的物体辐射的红外线较强，温度低的物体辐射的红外线较弱。
红外线的探测
在自然界，某些动物有一种特殊的本领，能够在伸手不见五指的漆黑夜晚准确地捕获猎物。例如热带的响尾蛇，它的头上有一种热敏感器官，能够感受动物发出的微弱红外线辐射，其灵敏度极高，能感觉出千分之几度的温度变化，而且还能准确地确定方位。响尾蛇就是借助于这种热敏感器官，在黑夜里发现和捕获猎物的（见图2）。
在大自然的启发下，人类通过自己的实践，研制出了许多类似响尾蛇的对红外线敏感的仪器——红外探测仪。红外探测仪能够接收物体的红外线辐射，并转换成电信号，经放大处理后由仪表直接指示出红外线辐射的强度。现代的红外探测器的灵敏度比响尾蛇的热敏感器官要高出许多倍。
红外探测器根据机理不同可分为热探测器和光子探测器两大类。
热探测器在吸收目标发出的红外辐射能后温度会升高，这种温升又会引起某些物理量的变化，于是可以通过测量这些物理量的变化来确定被吸收的红外辐射的强度。如热敏电阻探测器就是通过电阻值的变化来探测红外辐射的强度的。属于热探测器的还有温差热电偶、热电堆、气动探测器和热释电探测器等。这类探测器都是利用器件的热效应，而热平衡又有个过程，因此其响应时间较长。但是它的显著优点是对各种波长的红外线都有几乎一致的响应，并能在室温下工作。
光子探测器通常是用半导体材料制成的，它是利用半导体的光电特性来探测红外辐射。属于这一类型的有光电导型探测器、光生伏特型探测器、光电磁型探测器等。这类探测器灵敏度高、响应速度快，但一般需要在低温下工作，使用起来不如热探测器方便。
红外探测器是红外系统的心脏，一个完整的红外系统通常包括目标、背景、光学系统、调制盘、红外探测器、电子线路和显示装置等部分。
红外系统按是否需要红外光源照射可分为主动式和被动式两大类。主动式红外系统需要用红外光源照射目标，再利用反射回来的红外线观察目标；被动式红外系统则是利用目标自身的红外辐射来进行探测的。
红外技术的应用
随着生产的发展和人们对红外线知识的逐步深入了解，红外技术得到了迅速的发展。
红外技术具有保密性强、分辨率高、能在夜间使用等优良性能，因此首先在军事上得到重视，取得很大进展。红外技术的军事应用主要有：红外制导、红外夜视、红外侦察、红外雷达和红外通信等等。由于要求保密性强，故大多采用被动式红外系统。
红外技术可用于导弹制导是显而易见的，因为大多数军事目标都是很强的红外辐射源。目前，在运用红外技术的空对空、地对空、空对地和地对地等各种类型的导弹中，以空对空导弹最为成功。喷气式飞机的尾管是很理想的辐射源，在空对空导弹上装上红外线自动导向装置，就能自动瞄准和跟踪目标，在接近目标时引信近炸，从而大大提高了导弹的命中率（如图3所示）。
利用目标发出的红外辐射可以进行高空红外摄影，拍摄出普通照相无法摄取的伪装军事目标。目前在人们从两万米高空利用红外照相机拍摄的地面照片上，已能清晰地分辨出汽车的牌号。
红外线在工农业生产中的应用，还是近十几年发展起来的，主要有红外测温、红外监控、红外无损检验、红外林火探测、红外干燥、红外气体分析、物质结构分析、环境污染分析和农情监测等等（见图4）。下面我们以红外测温技术在电力工业方面的应用为例作一介绍。
电力是国民经济的先行官，它为国民经济各部门提供强大的动力。从发电机发出来的电，要经过各种高压电气设备、高压输电线路和数不胜数的电气接头，才能源源不断地送到各用电部门。据统计，一个中型发电厂就有上万个电气接头。这些电气接头往往会由于检修不良或老化等原因，引起接触不良，导电性能恶化，造成接头异常发热，如不及时发现检修，就会造成接头熔断酿成大面积停电事故，影响工农业生产和国防建设。因此，对电气接头的发热情况及时进行带电检测，是保证安全运行的重要环节。但是，由于许多电气接头是带高电压的，不允许人直接接触或靠近，还有一些电气接头，位于几十米的高空中（如输电线路的电气接头），人也无法接近，因此在过去很长时期内，对电气接头的发热情况一直缺乏有效的监视手段。现在我国广大电业工人和科技人员已成功地把红外技术应用于电力系统，研制成多种型号的红外测温仪。利用红外测温仪可以准确可靠地在远距离外接收被测电气接头的红外辐射能，并将它转换成电信号进行放大处理，然后由二次仪表直接指示出被测电气接头的温度。这样就可以有效地发现隐患，及时处理，避免因电气接头异常发热而引起的设备损坏和系统停电事故。本刊1978年第三期封面登的照片就是电业工人利用红外测温仪检测高压电气设备接头的情景。
红外技术在医学上的应用也不少，例如红外线理疗就是大家熟悉的一种应用。利用红外热象仪诊断人体疾病是近几年来发展较快的新应用，特别在发现早期癌症病变方面取得了可喜的成果，引起了医学界广泛重视。另外利用红外气体分析仪可进行医学分析和医疗监测。
在空间技术发展以后，人们利用地球发出的红外辐射进行卫星姿态的监测，使人造卫星始终对地球保持正确的位置。此外，人们还设计了许多红外仪器可以装置在气象卫星、地球资源卫星和军事卫星上执行各种特殊任务。总之，红外技术的空间应用近几年来发展极为迅速。
在我国，随着三大革命运动的深入发展，红外技术正在不断地得到普及和提高，红外技术的应用正在各个领域里蓬勃发展，为实现四个现代化不断作出新贡献。（华东电管局中心试验所 丁皋生）