AEEA 天文教育資訊網 主題介紹 ─ 紅外光天文史

壹、何謂「 紅外光 」？

       紅外光 (IR，Infrared) 是 電磁波輻射 (Electromagnetric Radiation) 中 波長 (Wavelength) 略大於 可見光 (visible light) 、而小於 微波 (microwave) 波段的輻射。 「紅外」英文字義為「below red」，是緣由於希臘字義「Infra」red。 而 紅外光 是可見光中極為明顯的色光， 波長約在 700 nm (700 奈米，1 奈米為 10^{- 9} 公尺)。 紅外光是由 750 奈米至 1 mm (1 毫米、1 公釐 = 10^{- 3} 公尺) 的波場所組成， 尤其是在 750 毫米和 780 毫米的紅外光雷射最有名。紅外光的來源，經常是室溫或略高於室溫的物質所產生的 「 熱輻射 (thermal radiation)」。

        紅外光 是 M. Herschel 於 1800 年所發現的。 紅外光有著顯著的 熱效應 ， 可用溫差電藕、光敏電阻或光電管等儀器探測。 按照來源與應用等波長特徵，紅外光可略分成下列數個主要波段：
        一、0.75 ─ 1.4 μm ( 微米，1 μm = 10^-6 公尺) 波長的「 近紅外 (NIR ，IR-A DIN)」， 主要特徵是此波段的波能量可以被水吸收。因為這個波段對於 S_i O₂ 玻璃介質的低穿透率而常被用於光纖通訊。上圖是紅外光在地球大氣的穿透率，以及被何種中分子吸收的說明。
        二、介於 1.4 ─ 3 μm 波長的「短波長紅外 ( SWIR ，IR-B DIN)」， 主要特徵是水對於 1450 nm 波長有極靈敏的吸收高峰。
        三、介於 3 ─ 8 μm 波長的「中波長紅外 ( MWIR ，IR-C DIN，IIR)」。
        四、介於 8 ─ 15 μm 波長的「長波長紅外 ( LWIR )」。
        五、介於 15 ─ 1000 μm 波長的「 遠紅外 ( FIR )」。

貳、何謂「紅外光天文學」？

        紅外光天文觀測 用於偵測星際間星體的 「 紅外輻射 (infrared radiation)」(或是熱源)。 因為宇宙裡絕大多數的物體表面都有著 熱輻射現象 ， 所以紅外光觀測可用以研究星體表面的 溫度 狀況。 在天文觀測中，紅外光觀測用於偵測 1 ∼ 300 微米 (micron，1 微米 = 10^-6 公尺) 波長的 輻射 。 

       到底紅外光觀測能夠幫我們偵測到何等的現象呢？ 因為紅外光的波長極接近 可見光 的波段， 首先可以用它來幫我們確認可見光的觀測結果。 其次，運用紅外光來進行可見光波段附近、而我們無法目視到的宇宙探索。 再其次，是依據「 黑體輻射 (blackbody radiation)」的「 韋恩定律 (Wein's law)」 熱輻射的波長分布主要集中的波峰 λ_max 與物體表面 絕對溫度 T 成反比， 所以紅外光觀測適合於用來偵測星際間較冷的物質，以及對於宇宙早期的瞭解。

參、 紅外光天文史 ：

最近更新日期 : 2006/2/27