紅外線和紫外線的真相:你不知道的光的另一面

張慶樂413 發佈 2023-12-28T14:13:04.262661+00:00

你有沒有想過,為什麼我們看不到夜晚的動物,卻可以用紅外線夜視儀看到它們的身影?為什麼我們看不到紫外線,卻可以用驗鈔機檢測出假鈔?為什麼我們看到的顏色只有紅橙黃綠青藍紫七種,而光卻有無窮無盡的種類?這些現象的背後,都有一個共同的原因,那就是紅外線和紫外線。

你有沒有想過,為什麼我們看不到夜晚的動物,卻可以用紅外線夜視儀看到它們的身影?為什麼我們看不到紫外線,卻可以用驗鈔機檢測出假鈔?為什麼我們看到的顏色只有紅橙黃綠青藍紫七種,而光卻有無窮無盡的種類?這些現象的背後,都有一個共同的原因,那就是紅外線和紫外線。


紅外線和紫外線是一種物理現象,它們是電磁波譜中的一部分,介於可見光和微波之間的電磁波。它們與可見光的區別在於,它們的波長和頻率不同,超出了人類眼睛的感知範圍,因此肉眼看不見。


紅外線和紫外線是由原子的外層電子受到激發後產生的。自然界的主要光源是太陽,太陽發出的電磁波頻率各不相同,導致波長各不相同,我們用波長來分類各種電磁波。我們根據波長,將太陽發出的電磁波進行分類,分成不可見光(包括紅外線和紫外線)、可見光、不可見光(包括微波等)。


紅外線是太陽光中眾多不可見光中的一種,由英國科學家赫歇爾於1800年發現,又稱為紅外熱輻射,熱作用強。他將太陽光用三稜鏡分解開,在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計,試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結果發現,位於紅光外側的那支溫度計升溫最快。因此得到結論:太陽光譜中,紅光的外側必定存在看不見的光線,這就是紅外線。



紅外線具有熱效應和共振效應。熱效應是指紅外線能夠與大多數分子發生共振現象,將光能轉化為分子內能(熱能),從而加速分子運動和相互摩擦,產生熱量。共振效應是指紅外線能夠與特定分子發生共振現象,使分子產生特定的振動模式和能級躍遷,從而產生特定的吸收或發射譜線。


紫外線指的是電磁波譜中波長從10~400納米的輻射總稱,人類眼睛也看不到。1801年,德國物理學家里特發現,在太陽光譜的紫端外側 ,存在一段能夠使含有溴化銀的底片感光的光線 ,這個意外讓人類發現紫外線 。


紫外線具有化學效應和生物效應。化學效應是指紫外線能夠引起物質的分子結構和化學性質的改變,如引起氧化還原反應和光敏反應。生物效應是指紫外線能夠影響生物細胞的正常生長和 新陳代謝,如引起DNA的損壞和細胞的死亡。



從上面的分析中,我們可以看出,紅外線和紫外線與肉眼所見顏色有很大的關係。肉眼所見顏色是由可見光決定的,可見光是電磁波譜中波長為400~700納米的一部分。可見光中不同波長的光線對應不同的顏色,如紅光對應最長的波長,紫光對應最短的波長。而紅外線和紫外線分別位於可見光之後和之前,因此它們與可見光相鄰的顏色有著相似的特點。例如,紅外線與紅光相鄰,都具有較強的熱效應;紫外線與紫光相鄰,都具有較強的化學效應。


當然,這並不意味著紅外線和紫外線就是紅光和紫光的延伸或變形。它們仍然是不同種類的電磁波,具有自己獨特的性質和作用。我們不能用肉眼來判斷它們的存在與否,也不能用肉眼所見顏色來衡量它們的好壞與否。我們只能用科學的方法來探索它們的奧秘,併合理地利用它們為人類服務。

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