紅外熱效應

紅外熱效應，是指紅外輻射被物體吸收後轉化為熱能，使物體的溫度升高的現象。屬於紅外線的物理性質。

基本介紹

• 中文名：紅外熱效應
• 外文名：thermal-effect of infrared radiation
• 套用：紅外線高溫殺菌、紅外線治療等
• 優點：乾燥效果好、能量消耗低
• 廣泛用於：對顏料、油漆等的乾燥處

熱效應機理

紅外熱效應

電磁波的熱效應通常是這樣解釋的：物質內部分子是呈中性，但帶有等量的正負電荷，在電場中會被極化，即正負電荷隨電場方向或反方向加速後分離至兩端，在化學中也稱作弛豫。

紅外線作為電磁波，在傳播中伴有交變電磁場，會使物質的分子交替極化，導致大量分子的往復弛豫運動，這種分子在運動中就會發生碰撞並與物質摩擦，就表現出了“熱”現象。微波爐就是利用這個原理工作的。烤箱用紅外線工作，穿透力比微波要差，所以不像微波爐那樣加熱內部，可以把麵包表面烤糊

另一當面，紅外線（尤其是遠紅外區）的振動頻率更接近物質的頻率更容易引起物質的共振，所以熱效應最顯著。

發現過程

1800年，英國天文學家F.W.赫歇耳為了研究光和熱的關係，把溫度計置於太陽光譜的不同顏色區域，觀察到在光譜的紅端以外溫度計的讀數比在可見光譜區域高得多，從而發現了紅外輻射的存在及其熱效應。

熱能是物質粒子無規則運動的平均動能。根據現代物理學的觀點，物體是不停運動著的大量原子和分子的密集系統。分子中的原子不停地相對振動，分子還不停地作旋轉運動，在晶體中原子在格點附近來回振動，這些運動狀態有許多各不相同的特徵頻率，而且能量是量子化的。

熱能和輻射能之間的相互轉化，是由於無規則運動引起粒子的相互碰撞使粒子的運動狀態發生變化（粒子在不同能態之間的躍遷）的結果。

粒子從高能態向低能態躍遷時，發射其頻率與特徵頻率相同的電磁輻射；反之，粒子只能吸收其頻率與特徵頻率相同的電磁輻射能量，從低能態激發到高能態。原子和分子的振動或分子的旋轉運動的特徵頻率分布在寬廣的紅外光譜區，因此，熱物體（溫度高於絕對零度的任何物體）不斷地發出紅外輻射，紅外輻射使物體變熱的效應也特別顯著。

紅外熱效應

套用

紅外輻射能夠有效地加熱物體的效應，在生產中已廣泛用於對穀物、木材、皮革、顏料、油漆等的乾燥處理。紅外加熱乾燥技術，具有乾燥效果好、能量消耗低的優點。這是因為紅外輻射能夠進入材料深處，而且可以根據被處理材料的吸收特性來選擇輻射源，即使它的輻射功率最強的波段儘可能同被處理材料的最強吸收波段相匹配，因而材料能最有效地吸收紅外輻射能量，並將它轉化為熱能。

紅外熱效應是設計和製作熱敏型紅外探測器的物理基礎。基於溫差電效應和熱敏電阻效應製作的紅外探測器，是最早得到套用的輻射探測器。後來，利用氣體熱膨脹效應和熱釋電效應製作的熱敏型紅外探測器，也得到了重要的套用。

在生活中，利用紅外熱效應的有紅外線高溫殺菌、紅外線治療等。