红外光,又叫红外线,1800年由英国科学家赫歇尔发现。红外线是波长比可见光要长得多的电磁波,波长在0.77μm~ 1000μm之间,在光谱上位于红色可见光的外侧,具有明显的热效应,人们能感觉到但是看不见红外光。
自然界的任何物体都是红外光辐射源,不停地向外辐射红外光。利用红外光的光电效应,人们制成了红外夜视仪。红外夜视仪能够将自然界物体的辐射或者反射出来的、人眼看不见的红外光,通过光电望远物镜,投射到光电转换器的阴极上。根据爱因斯坦光电效应,这时就有电子流从光电阴极跑出来,并以很快的速度射向荧光屏。在电子射向荧光屏的途中,科学家设计了一种电子透镜,使电子按一定的路线射向荧光屏,同时把被物镜翻转的倒立像再翻转为正像,这样就可以清楚地看出夜间的景物。
红外摄像机和红外照相机也是基于这样的原理,这些设备不仅可以在黑暗中摄像和照相,还可以透过薄雾和海水进行摄像和照相,甚至可以对带有温度的痕迹进行成像。利用红外成像技术,人们可以诊断疾病、探测材料损伤、侦察敌情。目前,人们已经能够通过飞机、卫星上的红外遥感探测器从高空发现大森林里一个掉在地上的烟头所发出的红外光,由于红外遥感具有很高的分辨力,能昼夜工作,该技术在地质勘探、环境保护、军事侦察上得到广泛的应用。
前方高能预警
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然而,事情正在悄悄发生着变化。
美国威斯康星大学麦迪逊分校江洪睿教授的团队最新的研究结果表明,他们研发出一种厚度不到1毫米的新型“隐形材料”,和10张纸的厚度相当,可以吸收94%的红外光。物体覆盖这种新材料后,很难被红外相机发现。
注:图片来自“光行天下”
这种新型材料使用了太阳能板中常用的黑硅,黑硅表面具有大量微小针状结构,被称作纳米线。光线照射到其表面后,会在纳米线之间来回反射,以致最终损耗掉,相应的发出红外线的物体也就难以被发现。研究人员用微小的银粒子蚀刻硅表面,使纳米线变得更细长,从而增强了材料对红外光的吸收能力。
无独有偶,英国曼彻斯特大学的一个科研团队近日研制出了一种能让物体逃避红外摄像机的柔性薄膜。不同的是,威斯康星大学的做法是通过反射的方式将红外能量消耗掉,曼彻斯特大学的做法则是改变石墨烯材料的光学结构特性。
曼彻斯特这项研究受到乌贼伪装色的启发,特殊薄膜材料以有序排列的尼龙、金及聚乙烯为结构,然后通过浸泡在由带电分子和多层石墨烯组成的溶液中而制得。
通常来说,厚度相当于单个原子的石墨烯材料具有很好的散热能力,它可以吸收物体产生的热量并以红外光的形式发散出去。但科研人员发现,当给石墨烯薄膜材料通电之后,材料中聚乙烯层中的带电分子会与石墨烯融合,从而改变材料的光学结构,减少石墨烯向外发射红外线得能力,从而实现薄膜覆盖下的热物体的隐身。
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