Инфракрасные лучи. Среди электромагнитных волн разной частоты, которые нас окружают, человек с помощью органов чувств может воспринимать только световые. Чтобы обнаружить другие виды волн и измерить их, нам приходится прибегать к помощи техники.
Видимые лучи (от фиолетовых до красных) охватывают диапазон длин электромагнитных волн (0,4-0,75 мкм). Невидимое излучение с длиной волны, более короткой, чем при видимом излучении, называется ультрафиолетовым, а с волной более длинной - инфракрасным (ИК излучением). Инфракрасное излучение наиболее просто получить нагреванием тела. Источниками излучения являются самолеты, автомобили, суда, заводы, мартеновские печи и т. п. Человеческое тело, имеющее температуру 36,7° С, также излучает невидимые инфракрасные лучи. Область инфракрасных волн занимает широкий диапазон от 0,76 до 750 мкм. Нас же будут интересовать близкие к инфракрасным лучи с длинами волн 0,8...1,2 мкм, лежащие на границе видимого света.
Приемники ИК излучения представляют собой устройства, превращающие энергию этих лучей в другие виды энергий (это могут быть болометры, термоэлектрические элементы, фоторезисторы). Обычно эти элементы включаются в уравновешенные мостовые схемы. Падающее ИК излучение нарушает равновесие моста, что выражается звуковым или световым сигналом.
Законы, описывающие свойства видимого света распространяются без каких-либо изменений и на ИК лучи. Однако важной особенностью ИК лучей является то, что они проходят через непрозрачные материалы (черная фотобумага, картон, эбонит, бакелит и др.). Кроме того, ИК излучение лучше распространяется в неблагоприятных атмосферных условиях (дождь, снег, туман, дым и пыль). Лучи с длиной волны 0,8...1,2 мкм при распространении в слабом тумане имеют в два раза меньшие потери, чем видимые.
Приемники ИК излучения, не обладающие избирательными свойствами, достаточно просты по устройству. Приемник, чувствительный к ИК излучениям с определенной длиной волны, можно сделать, применяя специальные фильтры и светочувствительные элементы. Характеристики простейших фильтров ИК излучения приведены на рис. 16.4, а.

(рис.16.4)  ИК излучение: а - характеристики простых ИК фильтров; б, в, г - индикаторы ИК лучей

Необходимо также помнить, что, кроме традиционных фильтров, существуют и газовые, весьма редко применяющиеся, а также - жидкостные. Последние имеют вид сосудов с плоскими параллельными стеклянными стенками, наполненных различными растворами красителей. Это могут быть растворы солей некоторых металлов: меди, кобальта, хрома, никеля или органические красители (например, анилиновые). Некоторые жидкостные фильтры, например на 2,5%-ном растворе хлористой меди (CuCl) при толщине 25 мм, полностью поглощают ИК излучение (толстый слой воды тоже хорошо поглощает ИК излучение).
Для приема в диапазоне длин волн на границе светового и ИК излучения наиболее подходящими являются фотоэлектрические датчики на окиси цезия и фоторезисторы на основе селенового кадмия, сернистого таллия, сернистого свинца.
В технике уже давно для сушки различных материалов применяют электрические лампы с вольфрамовой или угольной нитью как источники ИК лучей. С помощью ИК лучей можно даже приготовить пищу: две лампы по 250 Вт, освещающие с обеих сторон вертикально висящий кусок мяса, жарят бифштекс за 6 мин. Специальные чувствительные к ИК излучению фотопленки или пластинки и лампы-вспышки с фильтрами, поглощающими видимый свет, позволяют незаметно фотографировать в темноте. На фотоматериалах, чувствительных к ИК излучениям, можно получать четкие изображения объектов, закрытых туманом и дымом, удаленных на расстояние 50...150 км.
Фотографирование в ИК лучах применяется и при криминологических исследованиях (выявление подделанных денежных знаков, произведений искусства или документов). Методами инфракрасной фотографии пользуется ботаника, палеонтология, археология, а также текстильная промышленность. ИК излучение применяют в медицине, а также для улучшения результатов при разведении скота и птицы.
Наилучшие вкусовые результаты дает обработка зерен кофе излучением с длиной волны 0,001...0,5 мм. В медицине тепловая «карта» тела позволяет различать минимальные изменения температуры в тканях и органах. Благодаря этому можно определить местонахождение опухолей и т. п. Инфракрасные интерференционные микроскопы позволяют определить химический состав атмосферы других планет на расстоянии нескольких десятков миллионов километров.
Очень интересны термограммы или снимки нагретых точек через несколько часов после нагревания. Так устанавливают курс судна в море, путь людей, которые находились в помещении, и т. д.
Существуют ИК приборы ночного видения. С их помощью можно водить автомобиль в темноте (масштаб изображения 1:1, угол зрения 30°, дальность действия 100 м, масса прибора 1,5... 15 кг), видеть в темноте на расстоянии 300...500 м (масштаб изображения 2:1, угол зрения 10°, масса 10...30 кг) и т. п. ИК техника служит для опознавания движущихся объектов, самонаведения ракет на тепло-излучающие цели и т. д. Теплопеленгаторы позволяют обнаруживать самолеты на расстоянии 50 км, корабли 25...35 км, подводные лодки в погруженном состоянии на глубине до 40 м. Большое значение имеет телефонная или телеграфная связь в ИК диапазоне, переговоры практически невозможно подслушать, дальность действия достигает 20 км в зависимости от ландшафта и погоды.
Разумеется, здесь мы перечислим весьма малую часть всех возможностей ИК техники.