红外物理与技术(李光)

《红外物理与技术》系统地论述了红外辐射的发射、传输和测量等过程的基本原理和规律，介绍了辐射度学的基本概念、红外辐射的基础知识、辐射量的计算以及校准用标准黑体辐射源和实验室常用的辐射源。同时，讨论了黑体和一般物体的辐射规律、目标与背景的红外辐射特性、红外探测器工作原理，还详细分析了红外辐射在各个领域的新应用：红外加热技术、红外光谱技术、红外成像技术和红外医疗技术等。 本书可以作为红外技术、光电子技术、光学工程等专业的本科高年级学生和研究生的专业教材，也可以供相关专业的科技工作者参考。

一直从事红外物理教学已有20余年，在教学和实践中积累了丰富的经验，对该领域的发展有较深入了解。 1. 主持科技部“我国地理标志产品质量保证体系研究”重大课题子项目“重要茶叶保真与原产地保护技术研究”。 2. 主持省级纵向课题“茶叶真实属性表征解析研究”。 发表论文和专利： 1. 一种红外光谱技术鉴别茶叶产地的方法---授权号：200810079810.5 2. 基于红外光谱的茶叶发酵特征研究 3. 茶叶红外光谱的测量条件研究 4. 二次特征提取法用于茶叶产地的识别。

第1章 绪论 001 1.1 红外物理学研究的对象 001 1.1.1 红外辐射的电磁波谱 001 1.1.2 红外线的定义 002 1.1.3 红外线的特点 003 1.2 红外技术的发展史 004 1.3 红外物理学与现代科学技术的关系 005 1.3.1 红外技术在军事上的应用 005 1.3.2 红外技术在工业上的应用 006 习题 006 第2章 红外辐射基础知识 007 2.1 引言 007 2.2 基本辐射量和光谱辐射量 008 2.2.1 辐射功率 008 2.2.2 辐出度 009 2.2.3 辐射强度 009 2.2.4 辐射亮度(辐亮度) 010 2.2.5 辐照度 011 2.3 光谱辐射量和光子辐射量 012 2.3.1 光谱辐射量 012 2.3.2 光子辐射量 013 2.4 朗伯余弦定律和漫辐射源的辐射特性 013 2.4.1 朗伯余弦定律 013 2.4.2 漫辐射源的辐射特性 014 2.5 辐射量计算举例 015 2.5.1 点源向圆盘发射的辐射功率 016 2.5.2 小面源产生的辐照度 016 2.5.3 均匀大面积朗伯扩展源产生的辐照度 017 2.6 辐射在传输媒质中的衰减 018 2.6.1 反射比、吸收比、透射比 019 2.6.2 容易混淆的几个概念 020 2.6.3 吸收比与吸收系数 021 2.6.4 散射系数和衰减系数 022 2.6.5 衰减媒质的透射 023 2.6.6 考虑媒质衰减时的辐射计算 024 2.7 辐射功率的测量 026 2.8 红外辐射的几个定理 027 2.8.1 立体角投影定理 027 2.8.2 Sumpner定理 027 2.8.3 角系数定理 028 2.8.4 阿贝定律 030 2.8.5 辐射在反射系统的像 031 2.8.6 辐射在透射系统的像 032 习题 033 第3章　热辐射的基本规律 036 3.1 辐射的起源 036 3.2 基尔霍夫定律和黑体模型 037 3.2.1 基尔霍夫定律 037 3.2.2 密闭空腔的辐射为黑体辐射 038 3.3 普朗克辐射定律 039 3.3.1 普朗克公式的推导 039 3.3.2 普朗克公式的意义 040 3.3.3 用光子数表示的普朗克辐射定律 041 3.3.4 普朗克公式的近似 041 3.4 维恩位移定律 042 3.4.1 维恩位移定律的定义 042 3.4.2 黑体光谱辐出度的峰值 043 3.4.3 光子辐射量的维恩位移定律 043 3.5 斯特藩-玻耳兹曼定律 044 3.6 黑体辐射的简易计算方法 045 3.6.1 黑体辐射函数表 045 3.6.2 计算举例 046 3.7 辐射的光谱效率和辐射对比度 047 3.7.1 辐射的光谱效率和工程最大值 047 3.7.2 辐射对比度 049 3.7.3 热导数 050 3.8 发射率和实体辐射 050 3.8.1 半球发射率 051 3.8.2 方向发射率 051 3.8.3 影响发射比的因素 054 3.9 红外辐射测温法 058 3.9.1 全辐射法 058 3.9.2 亮度法 059 3.9.3 比色法 060 习题 060 第4章 红外辐射源 063 4.1 典型红外辐射源 063 4.1.1 实用红外辐射源 063 4.1.2 腔型黑体辐射源 065 4.1.3 低频调制时的黑体源辐射计算 068 4.2 古费理论 070 4.2.1 腔型辐射体的有效发射率 070 4.2.2 角度因子的推导和有效发射率的简化 072 习题 074 第5章 红外探测器 076 5.1 红外探测器的分类 076 5.2 红外探测器的性能指标 078 5.2.1 响应度 078 5.2.2 光谱响应 078 5.2.3 噪声电压 079 5.2.4 探测度 080 5.2.5 响应时间 080 5.3 热敏红外探测器 080 5.3.1 温差电偶型探测器 080 5.3.2 热敏电阻型探测器 081 5.3.3 热释电型红外探测器 082 5.3.4 气动型红外探测器 083 5.4 光子探测器 084 5.4.1 光电子发射(PE)探测器 084 5.4.2 光电导(PC)探测器 084 5.4.3 光伏(PV)型探测器 085 5.5 成像探测器 086 5.5.1 红外底片 086 5.5.2 红外变像管 086 5.5.3 摄像管 087 习题 088 第6章 红外加热技术 089 6.1 红外加热技术的概念、意义与发展概况 089 6.1.1 红外加热技术的概念 089 6.1.2 红外加热技术在国民经济中的意义 090 6.1.3 红外加热技术的发展概况 090 6.2 远红外辐射加热技术的基础知识 090 6.2.1 远红外辐射加热技术的基本原理 090 6.2.2 热能传递的三种途径 091 6.2.3 不同传热方式机理的比较 092 6.3 远红外辐射涂料 093 6.3.1 红外辐射涂料的作用 093 6.3.2 红外辐射涂料的种类 093 6.3.3 辐射层的涂覆工艺 094 6.4 各种红外加热器件 095 6.4.1 加热器的结构及分类 095 6.4.2 灯型红外辐射器 095 6.4.3 管状红外辐射器 096 6.4.4 陶瓷管和集成式电热膜红外辐射器 097 6.4.5 板状红外辐射器 097 6.4.6 直热式红外辐射器 097 6.4.7 远红外定向强辐射器 098 6.5 匹配吸收与非匹配吸收理论 098 6.5.1 匹配吸收(共振吸收) 098 6.5.2 非匹配吸收 099 6.5.3 温度匹配 099 6.6 远红外辐射加热技术的实际应用及应注意的问题 100 6.6.1 远红外辐射加热技术的实际应用 100 6.6.2 远红外辐射加热技术应注意的问题 100 习题 101 第7章　红外光谱技术 102 7.1 红外光谱学基础知识 102 7.1.1 分子的运动形式 102 7.1.2 红外吸收光谱的应用 103 7.2 红外气体分析仪 104 7.2.1 红外气体分析仪原理 104 7.2.2 红外气体分析仪的结构和类型 104 7.2.3 红外气体分析仪的特点 106 7.2.4 红外气体分析仪的应用 106 7.3 红外光谱的经典分析 107 7.3.1 红外光谱的经典振动模型 108 7.3.2 振动方程式及其应用 109 7.3.3 红外光谱的定量分析 110 7.3.4 常用的定量分析的方法 111 7.4 红外二维光谱简介 113 7.4.1 二维相关光谱一般的处理方法 114 7.4.2 二维相关光谱的性质 115 习题 117 第8章 红外热成像技术 118 8.1 热成像的原理 118 8.2 热成像技术的发展概况 119 8.3 热像仪的构造 119 8.4 热像仪的应用 119 8.4.1 热像仪在电力工业中的应用 120 8.4.2 热像仪在钢铁工业中的应用 120 8.4.3 热像仪在军事上的应用 120 8.4.4 热像仪在医学上的应用 121 8.4.5 热像仪在其他领域的应用 123 习题 123 第9章 红外理疗技术 124 9.1 红外理疗的概念 124 9.2 红外理疗机理及效应 125 9.2.1 人体的辐射和吸收特性 125 9.2.2 红外辐射的生物效应 127 9.2.3 红外辐射的生理效应 127 9.2.4 红外线的危害和防护 130 9.3 红外理疗仪器 130 9.3.1 红外理疗机 130 9.3.2 TDP辐射器 131 9.3.3 中波红外与短波红光综合治疗仪 131 9.3.4 神秘的“频谱仪” 134 9.3.5 红外理疗仪器的发展方向 134 9.4 红外治疗技术国内外动态 135 9.4.1 红外血凝固器 135 9.4.2 热疗 135 9.4.3 其他红外技术的临床应用 135 9.5 红外技术与传统医学 136 习题 136 参考文献 137