Большая Советская Энциклопедия (ИН) - БСЭ БСЭ

  Лит.: Козелкин В. В., Усольцев И. Ф., Основы инфракрасной техники, М., 1967; Круз П., Макглоулин Л., Макквистан Р., Основы инфракрасной техники, пер. с англ., М., 1964; Марголин И. А., Румянцев Н. М., Основы инфракрасной техники, 2 изд., М., 1957.

  В. И. Малышев.

Инфракрасная фотография

Инфракра'сная фотогра'фия, ИК-фотография, получение фотоснимков в инфракрасном излучении . Фотоснимки в ИК-излучении можно получать различными методами. Наиболее прост метод непосредственного фотографирования на фотопластинки и плёнки, чувствительные к ИК-излучению (инфраплёнки или пластинки). При этом на объектив фотоаппарата устанавливают светофильтр, пропускающий ИК-излучение и непрозрачный для видимого света. Длинноволновая граница чувствительности современных инфрафотоматериалов l = 1,2 мкм .

  Чувствительность инфраплёнок и пластинок относительно мала, поэтому для И. ф. в условиях малой освещённости применяют приборы, состоящие из электронно-оптического преобразователя и обычного фотоаппарата. Электронно-оптический преобразователь, установленный перед объективом фотоаппарата, преобразует невидимое инфракрасное изображение в видимое и одновременно усиливает его яркость. Такие приборы позволяют получать снимки на обычной фотоплёнке в полной темноте при небольшой мощности облучающего источника ИК-излучения. Длинноволновая граница прибора определяется фотокатодом преобразователя и не превышает l = 1,2 мкм .

  С помощью специальных приборов можно получать И. ф. в области l > 1,2 мкм . Один из них — инфракрасный видикон — представляет собой телевизионную систему, у которой экран передающей трубки изготовлен из фотопроводящих полупроводниковых материалов, изменяющих свою электропроводность под действием ИК-излучения. Получаемое на экране приёмной трубки видимое телевизионное изображение фотографируется обычным фотоаппаратом. Длинноволновая граница видикона зависит от природы материала фотопроводящего экрана и его температуры: при Т = 79 К (охлаждение жидким азотом) l » 5 мкм , а при Т = 21 К (охлаждение жидким водородом) l » 20 мкм.

  И. ф. позволяет получать дополнительную (по сравнению с фотографией в видимом свете или при рассматривании объекта глазом) информацию об объекте (см. рис. 1—9 ). Так как ИК-излучение рассеивается при прохождении через дымку и туман меньше, чем видимое излучение, И. ф. позволяет получать чёткие снимки предметов, удалённых на сотни км (рис. 1 ). Благодаря различию коэффициентов отражения и пропускания в видимом и инфракрасном диапазонах на И. ф. можно увидеть детали, не видимые глазом и на обычной фотографии (рис. 2 , 3 ). Эти особенности И. ф. широко используются в ботанике — при изучении болезней растений (рис. 4 ), в медицине — при диагностике кожных и сосудистых заболеваний (рис. 5 ), в криминалистике — при обнаружении подделок (рис. 6 ), в инфракрасной аэросъёмке (рис. 7 ), в астрономии — при фотографировании звёзд и туманностей (рис. 8 ). И. ф. можно получать в полной темноте (рис. 9 ).

  Существуют приборы, фиксирующие тепловое ИК-излучение объекта, в разных точках которого температура различна. Интенсивность ИК-излучения в каждой точке изображения регистрируется приёмником и преобразуется в световой сигнал, который фиксируется на фотоплёнке. Изображение, получаемое в этом случае, не является И. ф. в обычном смысле, так как оно даёт лишь картину распределения температуры по поверхности объекта. Такие приборы применяют для обнаружения перегретых участков машин, при ИК-аэросъёмке для получения термальных карт местности и др.

  Лит.: Clark W., Photography by infrared, 2 ed., N. Y., 1946 (см. также лит. к ст. Инфракрасное излучение ).

  В. И. Малышев.

Фотография «больного» листа дерева при обычном (справа, внизу) и инфракрасном (слева, вверху) освещении.

Фотография ноги: слева — в видимом, справа — в инфракрасном излучении; на последней отчетливо видны вены.

Аэроснимки одного и того же участка местности: слева — обычный, справа — инфрахроматический. На рисунке справа деревья четко разделены на хвойные (более тёмные) и лиственные (светлые), тёмное пятно в центре — водоём, который на обычном снимке сливается с общим фоном.

Фотографии ландшафта: слева — на обычной пластинке, справа — на инфракрасной пластинке. Листья деревьев отражают инфракрасное излучение и поэтому на фотографии справа кажутся светлыми, вода поглощает инфракрасное излучение — на снимке выходит темной; небо также выходит темным, т.к. оно не рассеивает инфракрасное излучение.

Фотография пейзажа: слева — на обыкновенной пластинке, справа — на инфракрасной пластинке.

Фотография, полученная в полной темноте, при облучении скульптуры излучением от двух нагретых утюгов. Утюги на фотографии получились светлыми.

Фотографии участка неба: слева — в видимом излучении, справа — в инфракрасном излучении. На фотографии слева большая часть звезд не видна, т.к. они закрыты туманностью, непрозрачной для видимого излучения. Для инфракрасного излучения туманность прозрачна и потому на фотографии справа видно большое число «инфракрасных» звёзд.

Фотография куклы, одетой в чёрное платье: слева — в видимом свете, справа — на инфракрасной фотографии. Различный цвет одежды на инфракрасной фотографии показывает, что она изготовлена из разных материалов, обладающих различной отражательной способностью для инфракрасного излучения.

Фотографии части сертификата с обесцвеченной химически подписью и датой: вверху — в видимом свете, внизу — в инфракрасном излучении; на последней видны уничтоженные первоначально подпись и дата.

Инфракрасное излучение

Инфракра'сное излуче'ние, ИК излучение, инфракрасные лучи, электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны l = 0,74 мкм ) и коротковолновым радиоизлучением (l ~ 1—2 мм ). Инфракрасную область спектра обычно условно разделяют на ближнюю (l от 0,74 до 2,5 мкм ), среднюю (2,5—50 мкм ) и далёкую (50—2000 мкм ).

  И. и. было открыто в 1800 английским учёным В. Гершелем, который обнаружил, что в полученном с помощью призмы спектре Солнца за границей красного света (т. е. в невидимой части спектра) температура термометра повышается (рис. 1 ). В 19 в. было доказано, что И. и. подчиняется законам оптики и, следовательно, имеет ту же природу, что и видимый свет. В 1923 советский физик А. А. Глаголева-Аркадьева получила радиоволны с l ~ 80 мкм , т. е. соответствующие инфракрасному диапазону длин волн. Таким образом, экспериментально было доказано, что существует непрерывный переход от видимого излучения к И. и. и радиоволновому и, следовательно, все они имеют электромагнитную природу.

  Спектр И. и., так же как и спектр видимого и ультрафиолетового излучений, может состоять из отдельных линий, полос или быть непрерывным в зависимости от природы источника И. и. Возбуждённые атомы или ионы испускают линейчатые инфракрасные спектры. Например, при электрическом разряде пары ртути испускают ряд узких линий в интервале 1,014—2,326 мкм ; атомы водорода — ряд линий в интервале 0,95—7,40 мкм . Возбуждённые молекулы испускают полосатые инфракрасные спектры, обусловленные их колебаниями и вращениями (см. Молекулярные спектры ). Колебательные и колебательно-вращательные спектры расположены главным образом в средней, а чисто вращательные — в далекой инфракрасной области. Так, например, в спектре излучения газового пламени наблюдается полоса около 2,7 мкм , испускаемая молекулами воды, и полосы с l » 2,7 мкм и l » 4,2 мкм , испускаемые молекулами углекислого газа. Нагретые твёрдые и жидкие тела испускают непрерывный инфракрасный спектр. Нагретое твёрдое тело излучает в очень широком интервале длин волн. При низких температурах (ниже 800 К) излучение нагретого твёрдого тела почти целиком расположено в инфракрасной области и такое тело кажется тёмным. При повышении температуры доля излучения в видимой области увеличивается и тело вначале кажется тёмно-красным, затем красным, жёлтым и, наконец, при высоких температурах (выше 5000 К) — белым; при этом возрастает как полная энергия излучения, так и энергия И. и.