人類使用紅外線的歷史
紅外線是一種人的肉眼看不見的光線,最近二三十年來,初露頭角的紅外技術(shù),在各個(gè)領(lǐng)域里獲得了廣泛的應(yīng)用。開始應(yīng)用到生產(chǎn)上,并形成了一門嶄新的技術(shù)—紅外技術(shù)。
1800年,英國(guó)科學(xué)家海謝爾做了一個(gè)實(shí)驗(yàn),他把陽(yáng)光分成彩色光帶以后,用溫度計(jì)來測(cè)量各種光的溫度,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象:靠近太陽(yáng)光深紅色光外的不可見部分,溫度竟比紅光還高。這是一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)。因?yàn)橐郧爸恢捞?yáng)光有七色,至于在七色之外的黑暗中還存在著什么物質(zhì),是不清楚的。于是,海謝爾設(shè)想在太陽(yáng)的輻射中,除了可見光以外,一定還包含著一種人的肉眼看不見的輻射。后來經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明:這種輻射還存在于其他物體發(fā)出的輻射中。當(dāng)時(shí),人們就稱它為“不可見輻射”。由于這種“不可見輻射”是在紅光的外邊發(fā)現(xiàn)的,所以,后來就稱它為紅外輻射,又叫它紅外線。
1887年,人們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中成功地產(chǎn)生了紅外線,使人們認(rèn)識(shí)到:可見光、紅外線和無線電波在本質(zhì)上都是一樣的。到了20世紀(jì),由于生產(chǎn)實(shí)踐的需要,推動(dòng)了各項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)展,紅外科學(xué)也從實(shí)驗(yàn)室走出來,開始應(yīng)用到生產(chǎn)上,并形成了一門嶄新的技術(shù)—紅外技術(shù)。
最近二三十年來,初露頭角的紅外技術(shù),在各個(gè)領(lǐng)域里獲得了廣泛的應(yīng)用。
紅外線比紅光具有更大的熱作用,穿透能力也很強(qiáng),用它來烘干東西既快又好。因此人們常常利用它來干燥飛機(jī)、輪船和汽車的油漆。過去,自然干燥常常使油漆物的表面形成一個(gè)硬殼,里面的濕氣散發(fā)不出去,形成一個(gè)氣泡,影響油漆質(zhì)量。利用紅外線干燥油漆,就沒有這個(gè)弊病了。紅外線穿透能力很強(qiáng),可以利用它來染合成纖維織物。比如,紅外線高溫滲透到錦綸織物內(nèi)部以后,會(huì)使錦綸織物的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使得顏料很容易進(jìn)到纖維內(nèi)部,把顏料固定在織物上,并把它烘干。這樣,人們就能利用紅外線把錦綸織物染成各種鮮艷的顏色。
紅外線是一種人的肉眼看不見的光線,可以利用它組成一道看不見的防線。為了做好倉(cāng)庫(kù)的防護(hù)工作,可以借助于反光鏡,將紅外線巧妙地圍著倉(cāng)庫(kù)繞一圈,然后投射到一只能感受紅外線照射的光電管上,讓光電管發(fā)出電流來。把反光鏡、光電管等很好地隱蔽起來,組成一道難以察覺的防線。如果有人敢于向倉(cāng)庫(kù)侵犯,它就會(huì)遮斷了紅外線,紅外線一旦被遮斷光電管就停止了工作,連接在光電管身上的一個(gè)開關(guān)立刻關(guān)閉,警報(bào)電鈴就會(huì)響起來。
不久前,科技人員研制成功一種叫做熱釋電攝像機(jī)的儀器,也就是紅外電視。可以利用它來探測(cè)火源,檢查火災(zāi)隱患,對(duì)火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)視,并能及時(shí)發(fā)出警報(bào),被人們譽(yù)為“監(jiān)視火情的哨兵”。由于紅外電視攝像機(jī),是依靠被攝物體發(fā)出的紅外線來攝像的,被攝物體的溫度越高,發(fā)出的紅外線越強(qiáng),拍攝成的圖像也就越清晰。所以,紅外電視能不受煙霧、陰云和風(fēng)雨等阻隔,非常靈敏地對(duì)各種火情進(jìn)行檢查,把火災(zāi)撲滅在剛剛露頭的時(shí)候。
紅外電視攝像機(jī),再配置上火災(zāi)識(shí)別器、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng),搜索機(jī)構(gòu)和望遠(yuǎn)鏡,便構(gòu)成了一種新型的城市火情自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。它可以自動(dòng)搜索和發(fā)現(xiàn)五、六公里遠(yuǎn)處2~3平方米那么大小的火源,并能自動(dòng)跟蹤和報(bào)警。這樣,就可以實(shí)現(xiàn)消防指揮調(diào)度自動(dòng)化,為及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi),消滅火災(zāi),提供了現(xiàn)代化的技術(shù)手段。
紅外電視,還在工業(yè)上用于暗室操作的監(jiān)控,無損傷,自然資源的熱勘探;在農(nóng)業(yè)上用于探測(cè)森林、牧場(chǎng)的火情;交通上用于透霧導(dǎo)航等。
紅外電視還是個(gè)“夜光眼”呢!它可以在一片漆黑的情況下,對(duì)敵人的陣地、軍事設(shè)施進(jìn)行有效地偵察,即使隱蔽得十分巧妙的敵人潛伏哨,也逃不脫它的敏銳的火眼金睛;也可以用在邊防哨所上,對(duì)某一特定地區(qū)實(shí)行監(jiān)視;還可以“透”過雪層,“看”到躲在雪底下的敵
[page]人。還有一種紅外顯微鏡。一提起顯微鏡,人們往往認(rèn)為這是一種用來放大微小物體的儀器。其實(shí),它卻是一種用作測(cè)量溫度的儀器。不過,它與一般的溫度測(cè)量?jī)x不同,可以用來測(cè)量十分微小的點(diǎn)上的溫度。微小的點(diǎn)上的溫度,雖然也可以用半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)來測(cè)量,但由于它在測(cè)量時(shí)要與物體表面直接接觸,很容易影響被測(cè)點(diǎn)的物理化學(xué)性質(zhì);如果用紅外顯微鏡來測(cè)量,不僅可以克服這些缺點(diǎn),而且比半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)精確得多。
紅外技術(shù),雖然是初露鋒芒,但我們深信,伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,它必將為我們做出許多可以預(yù)料得到乃至預(yù)料不到的奇妙的事情來。
紅外線亦稱“紅外光”。在電磁波譜中,波長(zhǎng)介于紅光和微波間的電磁輻射。在可見光的范圍以外,波長(zhǎng)比紅光要長(zhǎng),有顯著的熱效應(yīng),可以用溫差電偶、光敏電阻等儀器來測(cè)量,波長(zhǎng)在0.77~3微米為近紅外區(qū);3~30微米為中紅外區(qū);30~1000微米為遠(yuǎn)紅外區(qū)。紅外線容易被物體吸收,轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能;在通過云霧等充滿懸浮粒子的物質(zhì)時(shí),不易發(fā)生散射,具有較強(qiáng)的穿透能力,紅外線應(yīng)用很廣,可用以焙制食品、烘干油漆以及進(jìn)行醫(yī)療等。物質(zhì)對(duì)紅外線的吸收光譜對(duì)研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)分析及化學(xué)工業(yè)上的控制有重要意義。軍事上常用紅外探測(cè)器來探測(cè)目標(biāo),以及紅外通信等。
【紅外線電視】利用被攝景物本身的熱輻射或反射的紅外線來進(jìn)行電影攝像和顯示的系統(tǒng)稱為紅外線電視。適于非接觸和非破壞性檢查,常應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)、宇宙開發(fā)、軍事等方面。
紅外線可見光紅端與微波間的電磁波,其波長(zhǎng)范圍約在7×107米~1×10米之間。1800年英國(guó)物理學(xué)家謝赫耳將溫度計(jì)放在日光光譜的紅光區(qū)域外側(cè),發(fā)現(xiàn)仍然具有很強(qiáng)的熱作用。于是把這種看不見的射線稱為紅外射線。一切物體都在向外輻射紅外線。物體溫度越高發(fā)射的紅外線波段越寬。紅外線產(chǎn)生的機(jī)理是原子的外層電子受到激發(fā)。紅外線的最顯著特點(diǎn)是其熱作用,紅外線的波長(zhǎng)比紅光長(zhǎng),因此衍射現(xiàn)象比較顯著,容易穿過云霧煙塵不易被空氣中的懸浮粒子吸收。
利用紅外線的熱作用來加熱物體,如烘干油漆和谷物以及進(jìn)行醫(yī)療等,利用對(duì)紅外線敏感的底片可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離攝影和高空攝影,從衛(wèi)星上用紅外線對(duì)地面攝影可以清晰地看出地面上的物體并且不受白天和黑夜的限制。由于一切物體都在不停地向外輻射紅外線,并且不同的物體輻射的紅外線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度不同,因此應(yīng)用紅外線遙感技術(shù)可以在飛機(jī)或衛(wèi)星上勘測(cè)地?zé)釋ふ宜?、氣象預(yù)報(bào)等。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中利用紅外夜視儀等夜視設(shè)備使對(duì)方目標(biāo)歷歷在目。用紅外物理可以探測(cè)高溫物體的紅外輻射?,F(xiàn)在紅外傳感器還用作反導(dǎo)彈的預(yù)警等。
用溫度計(jì)解決了光學(xué)問題——紅外線的發(fā)現(xiàn)
太陽(yáng)是人類最熟悉不過的宇宙天體,它每天東升西落,早出晚歸,毫不吝惜地把陽(yáng)光灑向大地,使萬物得以生長(zhǎng)和繁衍。夏天,火紅的陽(yáng)光使人覺得炎熱難熬,倘若到了冬季,人們又要盡量多的曬太陽(yáng),為的是借助陽(yáng)光的熱抵御寒冷。自古以來人類就知道,太陽(yáng)為人們帶來光明、也帶來熱,而且太陽(yáng)的光和熱是永遠(yuǎn)分不開的。但是人類在慷慨接受太陽(yáng)賜予的光和熱的時(shí)候,從沒有考慮光是怎樣攜帶熱的。
陽(yáng)光的顏色隨著科學(xué)的發(fā)展,到了17世紀(jì),人們就開始對(duì)光的現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)的研究。1666年,偉大的科學(xué)家牛頓在讓太陽(yáng)光透過玻璃三棱鏡的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),白色的陽(yáng)光竟然是由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色的單色光組成的,這就是物理學(xué)中著名的“光的色散實(shí)驗(yàn)”。牛頓對(duì)光學(xué)研究的貢獻(xiàn)很多,他在光的直線傳播、光的折散和反射、透鏡的成像、顏色的理論等許多方面的研究成就已成為人類知識(shí)寶庫(kù)中最重要的一部分。但是牛頓本人以及與他同時(shí)代的科學(xué)家都是把注意力集中于千姿百態(tài)的各種光學(xué)現(xiàn)象上或者是在無休止的光的本性的爭(zhēng)論上,惟獨(dú)無人關(guān)心太陽(yáng)的光??梢哉f在光學(xué)的發(fā)展史上,很長(zhǎng)的一段時(shí)間太陽(yáng)的光是科學(xué)的棄兒。
牧師的靈感1738年,一個(gè)叫赫休爾的孩子在英國(guó)出生了,赫休爾小時(shí)候是一個(gè)普通的孩子,長(zhǎng)大之后也沒有成為科學(xué)家。他的職業(yè)是牧師,但卻對(duì)太陽(yáng)光獨(dú)有鐘情。為此他專門買了一塊很大的玻璃三棱鏡放在自己的桌子上,不時(shí)欣賞太陽(yáng)光透過它形成的七色彩帶。1800年的一天早晨,年過花甲的赫休爾看著美麗的色彩帶,忽然像小孩一樣好奇地問自己:“陽(yáng)光帶有熱,可是組成太陽(yáng)光的七種單色光中,哪一種帶的熱最多呢?”他的這一看似簡(jiǎn)單的問題在當(dāng)時(shí)誰也不知道,于是赫休爾便開始思考這個(gè)問題,試圖找出正確的答案。
幾天以后,赫休爾便找到了解決這一問題的方法。他想,太陽(yáng)光透過三棱鏡分成七種單色光,如果知道了每種光的溫度,不就知道它們之中誰帶的熱量多嗎?接著,赫休爾在自己房中的墻上貼上一張白紙作為光屏,并讓經(jīng)過三棱鏡的七色光帶照在紙屏上。然后,赫休爾在每一條光帶的位置掛了一支溫度計(jì)。他怕自己的觀察不夠全面,又在紅光帶和紫光帶外各掛了一支溫度計(jì)。
做好這一切之后,赫休爾記錄下每支溫度計(jì)開始的讀數(shù),然后就在桌子旁的椅子上坐下來開始觀察。溫度計(jì)的水銀柱緩慢地上升,赫休爾耐心的等待。大約過了半個(gè)小時(shí),所有溫度計(jì)的讀數(shù)不再變了。赫休爾發(fā)現(xiàn)綠光區(qū)的溫度上升了3℃,紫光區(qū)的溫度上升了2℃,紫光區(qū)外的那支溫度計(jì)的讀數(shù)幾乎沒有變化。然而令他吃驚的是,紅光區(qū)外的那支溫度計(jì)的讀數(shù)竟上升了7℃。
赫休爾雖然是牧師,但他卻有科學(xué)家的素養(yǎng)。他發(fā)現(xiàn)了這一奇特的現(xiàn)象之后,立即重復(fù)這一實(shí)驗(yàn)。但多次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是相同的:紅光區(qū)外的那支溫度計(jì)的讀數(shù)上升最多。經(jīng)過詳細(xì)地分析之后,赫休爾認(rèn)為陽(yáng)光的光譜實(shí)際上比被人們看到的七種單色光更寬,在紅光帶外一定還有某種人眼看不見的光線,而且這種光線攜帶的熱量最多。后來科學(xué)界把這種看不見的光線命名為紅外線,而赫休爾也因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了它而留名科學(xué)史冊(cè)。
紅外線來自何方在赫休爾發(fā)現(xiàn)紅外線之后,由于當(dāng)時(shí)人類對(duì)于諸多的自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)還不夠深入,并且當(dāng)時(shí)科學(xué)研究的整體水平還不高,所以從事紅外線研究的科學(xué)家并不多。后來隨著物理學(xué)和其它科學(xué)學(xué)科的發(fā)展,人們清楚了紅外線和其他可見光一樣,都屬于電磁波的一部分。只不過可見光的波長(zhǎng)范圍為0.4-0.75微米,而紅外線的波長(zhǎng)范圍為0.76——1000微米,所以人眼看不見。
科學(xué)家后來還知道了紅外線產(chǎn)生的機(jī)理,紅外線又叫紅外輻射,任何物體只要溫度高于絕對(duì)溫度零度——-273℃,它們的分子就有熱運(yùn)動(dòng),伴隨著這種分子的熱運(yùn)動(dòng)物體就向外輻射波長(zhǎng)不等的紅外線。
紅外線的妙用人類發(fā)現(xiàn)紅外線的歷史很長(zhǎng),但直到本世紀(jì)隨著無線電電子學(xué)、材料科學(xué)的興起和發(fā)展,紅外線才變得身價(jià)百倍,以高科技的身份出現(xiàn)在我們面前。
大家都喜歡看中央電視臺(tái)由趙忠祥主持的“動(dòng)物世界”欄目,其中那么多的動(dòng)物夜間活動(dòng)的鏡頭就是利用紅外線攝影得到的。由于任何物體都輻射紅外線,科學(xué)家就研制出一種能專門記錄紅外線信號(hào)的紅外膠卷。把這種膠卷安裝在普通的攝像機(jī)上,再借用其它裝置就能在夜間并且在遠(yuǎn)離動(dòng)物的地方進(jìn)行拍攝。鱷魚是人類熟悉的一種兇殘動(dòng)物,為了研究鱷魚的生活習(xí)性以及它們養(yǎng)兒育女的過程,研究人員就在適當(dāng)?shù)募竟?jié)把自動(dòng)紅外攝像機(jī)放置到鱷魚的巢穴附近。從拍攝到的鏡頭可以看到,當(dāng)小鱷魚剛孵出時(shí),鱷魚媽媽時(shí)而舐舐它們,時(shí)而移動(dòng)它們,時(shí)而喂之以食。平時(shí)見到的那種兇殘蕩然無存,憐子之心并不遜于我們?nèi)祟悺?
熱紅外探測(cè)系統(tǒng)是紅外線的一個(gè)重要應(yīng)用。由于任何一個(gè)輻射紅外線的物體都是與周圍其它物體不同的熱源,也就是一個(gè)物體與周圍的環(huán)境有溫度的差別,熱紅外探測(cè)系統(tǒng)就是通過探測(cè)溫度差而發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的。例如軍事上利用這種裝置發(fā)現(xiàn)藏在樹叢中的敵人和敵方正在行進(jìn)的車輛、坦克等。在電影或者電視中經(jīng)常會(huì)看到這樣的戰(zhàn)斗場(chǎng)面,兩架飛機(jī)在空中互相追逐,突然后面的飛機(jī)射出一枚導(dǎo)彈,而另一架見此立即不斷地改變飛行方向,一會(huì)兒轉(zhuǎn)彎,一會(huì)兒上下翻滾,但幾秒鐘后仍被導(dǎo)彈擊中。為什么飛機(jī)甩不掉導(dǎo)彈呢?這是因?yàn)轱w行著的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管就是一個(gè)紅外輻射源,而裝有紅外探測(cè)儀的導(dǎo)彈會(huì)毫不困難地發(fā)現(xiàn)它。雖然飛機(jī)極力想擺脫導(dǎo)彈,但導(dǎo)彈上的電子導(dǎo)航系統(tǒng)又使得導(dǎo)彈始終咬住熱源,這樣速度低于導(dǎo)彈的飛機(jī)焉能不被擊中。
今天,紅外線的應(yīng)用范圍越來越廣泛,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、食品加工及安全保衛(wèi)工作等許多方面都有極其重要的應(yīng)用。但是不要忘記紅外線的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)上投資最少、過程最簡(jiǎn)單的一個(gè)發(fā)現(xiàn)——僅靠一塊玻璃三棱鏡和幾支溫度計(jì)。
紅外線在電磁波譜中,波長(zhǎng)介于紅光和微波間的電磁波。波長(zhǎng)約為 0.75~1000微米,不能引起視覺。紅外線有顯著的熱效應(yīng),可以用溫差電偶、光敏電阻或光電管等儀器來探測(cè)。紅外線易于被物體吸收,轉(zhuǎn)化為它的內(nèi)能;在通過云霧等充滿懸浮粒子的物質(zhì)時(shí),有較強(qiáng)的穿透能力。紅外線在軍事上可用于通訊及跟蹤、探測(cè)目標(biāo);在工業(yè)上可用以烘干油漆、焙制食品等,對(duì)于遠(yuǎn)距離目標(biāo)、高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)都可以用紅外技術(shù)進(jìn)行非接觸測(cè)溫;在醫(yī)學(xué)上可用紅外技術(shù)診斷疾病。紅外技術(shù)在近20多年來已成為一門迅速發(fā)展的新興技術(shù)。
[紅外線] 人眼所看不見的,卻能透過或透入許多物質(zhì),如薄木片、膠木、樹木、紙片、薄霧、皮革等。物質(zhì)太厚了,紅外線就不能透過,只能透入一定程度。紅外線還能與原子打交道,使得原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生一些變化。紅外線具有熱效應(yīng)。它在1800年被英國(guó)天文學(xué)家赫謝耳的發(fā)現(xiàn)就是由于它有顯著的熱效應(yīng)。利用紅外線的看不見、穿透力強(qiáng)、熱效應(yīng),以及能與原子打交道等性質(zhì),可以為我們找到許多用途。如紅外光譜分析、烘干、紅外照相、探測(cè)、通訊等。
紅外線波紅外線的波長(zhǎng)比我們所能看到的可見光的波長(zhǎng)還長(zhǎng)一些,多數(shù)熱波都是紅外線波,這就是為什么當(dāng)你把手放在朋友臉頰上時(shí),可以感覺到溫暖,卻看不到光波。
什么是紅外線1800年,科學(xué)家威廉.赫歇耳爵士發(fā)現(xiàn)陽(yáng)光中的能量大約有三分之二是來自肉眼看不見的熱能,或稱為紅外線幅射能。物體在陽(yáng)光下暴曬會(huì)發(fā)熱,并不是因?yàn)樗鼈兾樟宋覀兯吹降目梢婈?yáng)光,而是伴隨在可見陽(yáng)光中的紅外線幅射能。所有熱源中都含有紅外線,一文學(xué)家甚至可以通過紅外線發(fā)現(xiàn)某些星球,而不是借助于可見光波。這臺(tái)激光唱機(jī)是由搖控器內(nèi)的紅外線啟動(dòng),機(jī)上的紅色指示器可以讓你知道紅外線正在運(yùn)作。在這個(gè)探測(cè)器或感應(yīng)箱中,它的感應(yīng)效能是通過一個(gè)可以探測(cè)光波的電動(dòng)感光器得來的。當(dāng)四周光線昏暗時(shí),感應(yīng)器就會(huì)啟動(dòng)紅外線探測(cè)器;白天在不需要照明時(shí),它就不會(huì)啟動(dòng)。
紅外線感受器 infrared receptor位于蝮蛇科(Crotalidae)、蛇(蝮蛇、飯匙倩、響尾蛇)的顏面兩側(cè)、僅對(duì)紅外線敏感的特殊溫度感受器。毒蛇在黑夜里,探測(cè)由對(duì)方發(fā)出的紅外線,起著猶如雙眼視覺的作用。在眼窩下呈小孔狀,亦稱孔器。其底部有類似中耳鼓膜樣的薄膜,其后部也有空腔與外界相通,這與耳咽管很相似。在細(xì)胞質(zhì)中存在著很多線粒體,在薄膜上三叉神經(jīng)纖維密布如網(wǎng)而成末梢,外側(cè)有許旺氏細(xì)胞包圍。紅外線一旦到達(dá)此薄膜,即與熱量成比例地發(fā)生電位變化。關(guān)于紅外線的感受機(jī)制雖還不十分清楚,但敏感度非常高,能辨別0.002℃。也有不具孔器而具有紅外感受性的毒蛇(王蛇),但在這種情況下?lián)^敏感度是很差的。
紫外線的發(fā)現(xiàn)1801年的一天,有一位研究太陽(yáng)光譜的科學(xué)家突然想要了解太陽(yáng)光分解為七色光后有沒有其它看不見的光存在。當(dāng)時(shí)他手頭正好有一瓶氯化銀溶液。人們當(dāng)時(shí)已知道,氯化銀在加熱或受到光照時(shí)會(huì)分解而析出銀,析出的銀由于顆粒很小而呈黑色。這位科學(xué)家就想通過氯化銀來確定太陽(yáng)光七色光以外的成份。他用一張紙片醮了少許氯化銀溶液,并把紙片放在白光經(jīng)棱鏡色散后七色光的紫光的外側(cè)。過了一會(huì)兒,他果然在紙片上觀察到醮有氯化銀部分的低片變黑了,這說明太陽(yáng)光經(jīng)棱鏡色散后在紫光的外側(cè)還存在一種看不見的光線,這位科學(xué)家把這種光線稱為紫外線。這位科學(xué)家就是里特,1776年12月16日,里特誕生于德國(guó)的西里西亞。小時(shí)候因家境貧寒,沒有念過幾年書。14歲時(shí)就去一家藥店當(dāng)了學(xué)徒。在學(xué)徒期間,里特貪婪地閱讀了許多書籍,懂得了不少化學(xué)和物理學(xué)知識(shí)。憑著刻苦的自學(xué),20歲那年,他考進(jìn)了耶拿大學(xué),后來在化學(xué)和電生理學(xué)方面作出的不少貢獻(xiàn)。1799年,他用伽伐尼電池成功地從硫酸銅溶液中電解出銅,由此得出靜電與伽伐尼電之間是一致的結(jié)論。他還正確指出產(chǎn)生伽伐尼電流的原因是伽伐尼電池內(nèi)部發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),從而成為正確解釋伽伐尼電流成因的第一個(gè)人。1802年,里特制作了第一個(gè)干電池,1803年研制成功蓄電池。里特在物理學(xué)方面的主要貢獻(xiàn)就是發(fā)現(xiàn)了紫外線。紫外線是比紫光波長(zhǎng)更短的輻射,是太陽(yáng)光譜中的一部分,人們用肉眼是看不見的。強(qiáng)烈的紫外光照射,對(duì)人體,生物都有害,但適量的紫外光卻可使用感到精神爽快,可以促進(jìn)機(jī)體的新陳代謝,紫外光在醫(yī)學(xué)上還被用來殺菌。另外,人們根據(jù)紫外線的“光激發(fā)光”(紫外線誘發(fā)物質(zhì)發(fā)光)現(xiàn)象,還創(chuàng)造了一種新分析方法,即熒光分析,它不僅可以檢測(cè)物質(zhì)的結(jié)構(gòu),而且還可以很清楚地發(fā)現(xiàn)人眼難以發(fā)現(xiàn)的機(jī)器零件的裂縫。紫外線的發(fā)現(xiàn)給人類帶來了福音,可它的發(fā)現(xiàn)者里特卻由于家境貧寒,生活清苦,正在他充滿憧憬向科學(xué)高峰攀登時(shí),卻被肺病奪去了生命,在死時(shí)年僅34歲。
紫外線亦稱“紫外光”。在電磁波譜中位于紫光和倫琴射線(X射線)之間的電磁輻射。波長(zhǎng)約為(4~39)×10-6厘米,不能引起視覺(即在可見光范圍之外)。可見光能透過的物質(zhì),對(duì)于紫外線的某些波段卻會(huì)強(qiáng)烈的吸收。例如:玻璃對(duì)波長(zhǎng)小于35×10-4厘米的紫外線有強(qiáng)烈的吸收;地球大氣中的氧和臭氧幾乎全部吸收了太陽(yáng)輻射中,波長(zhǎng)小于29×10-6厘米的紫外線;水晶(即石英)吸收波長(zhǎng)小于2×10-5厘米的紫外線;波長(zhǎng)小于2×10-5厘米的紫外線被空氣強(qiáng)烈吸收。因此觀察這一紫外線波段的光譜儀的內(nèi)部必須抽成真空,這個(gè)波段稱為真空紫外,適用于這一波段的光譜儀稱為真空紫外光譜儀。水銀燈和電弧的光中有(25~39)×10-6厘米之間的強(qiáng)紫外輻射,是常用的紫外線光源,紫外線通常用光電元件和感光乳膠來檢測(cè)。紫外光譜是研究原子結(jié)構(gòu)的重要手段,紫外線在工農(nóng)業(yè)方面也有重要應(yīng)用價(jià)值。在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)上常用紫外線進(jìn)行殺菌消毒,誘發(fā)突變、治療皮膚病和軟骨病等。
全球——人口密集區(qū)紫外線增加美國(guó)航空航天局最近發(fā)表一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告顯示,全球人口密集區(qū)域的紫外線有增加的趨勢(shì)。近10年來,紫外線增加最多的達(dá)10%。研究人員利用地球觀測(cè)衛(wèi)星對(duì)地球臭氧層和紫外線照射量進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)13年的觀測(cè)、并繪制了相應(yīng)的地圖。此外,設(shè)在加拿大、新西蘭及美國(guó)的8個(gè)地面觀測(cè)站,提供的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)上述觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行了補(bǔ)充。據(jù)此,研究人員對(duì)由于臭氧層的減少而導(dǎo)致紫外線照射量增加在地球緯度上分布狀況進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),無論南半球還是北半球,人口密集區(qū)域的紫外線照射量都有顯著增加。包括南美的阿根廷和智利在內(nèi)的南緯55度附近的區(qū)域。10年間紫外線照射量增加有9.9%。英國(guó)、德國(guó)、俄羅斯等北緯55度附近的區(qū)域增加有6.8%;日本和美國(guó)等位于北緯30度到45度的區(qū)域增加有4%。
吸收紫外線的“能手”——臭氧大氣圈——地球的氣體外殼,人類和一切生物都生活在這外殼內(nèi)。在大氣圈中有一層是吸收紫外線的能手,那就是臭氧層。這層物質(zhì)雖然含量極少,但它對(duì)地球上的生命具有極重要的意義。若太陽(yáng)輻射出來的紫外線全部暢通無阻地到達(dá)地面,那么地球上現(xiàn)存的生物恐怕早就蕩然無存了。因此,臭氧層如同難以透過的遮板,保護(hù)環(huán)境,免遭導(dǎo)致動(dòng)物死亡的太陽(yáng)紫外線照射。臭氧分子是由三個(gè)氧原子構(gòu)成的,化學(xué)性質(zhì)非?;顫?,有一種特殊的臭味,故由此得名。它位于大氣圈的平流層中,濃度最大的地方是臭氧層,位于二十到三十公里的高空。正是這層吸收了大部分紫外線,起到保護(hù)地球生物的作用。臭氧易與氮氧化物反應(yīng),從而使臭氧量減少。氮氧化物來源有超音速飛機(jī)排出的,氮肥廣泛使用進(jìn)入平流層的;還有廣泛應(yīng)用致冷劑的氟里昂,是臭氧最兇殘的“殺手”。這些“殺手”使臭氧層的臭氧正在不斷地減小。過量持久的紫外線照射會(huì)引起農(nóng)作物大幅度減產(chǎn),損害人體健康,引起皮膚癌等等。我們應(yīng)該及早采取措施,保護(hù)臭氧層!
紫外線在作祟原來,是洛杉磯特殊的地理位置、特殊的氣候條件和強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射等因素造成了這種煙霧。如果缺少了其中的任何一環(huán),煙霧就不可能發(fā)生??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),在洛杉磯出現(xiàn)的煙霧是光化學(xué)煙霧,這種煙霧是排入大氣的氮氧化物和碳?xì)浠锸荜?yáng)光中紫外線作用而產(chǎn)生的一種具有刺激性的淺藍(lán)色煙霧,其中包含臭氧、過氧?;跛狨ズ腿╊惖榷喾N復(fù)雜化合物,它們都是光化學(xué)反應(yīng)生成的二次污染物。在特定的地理?xiàng)l件下,當(dāng)遇到逆溫或不利擴(kuò)散的氣象條件時(shí),煙霧便會(huì)積聚不散,造成大氣污染事件,使人眼和呼吸道受到刺激或誘發(fā)各種呼吸道炎癥,危及人體健康。
預(yù)報(bào)紫外線輻射:隨著科學(xué)的發(fā)展和人們的需要,天氣預(yù)報(bào)又增加了新內(nèi)容:UV指數(shù),即紫外線輻射指數(shù)。美國(guó)國(guó)家氣象局在每天的天氣預(yù)報(bào)節(jié)目中,除了溫度、濕度、氣壓、風(fēng)力等項(xiàng)目外,還對(duì)美國(guó)58個(gè)城市的紫外線輻射同時(shí)做出預(yù)報(bào)。
最能忍受紫外線照射的植物太陽(yáng)光里有一種紫外線,幾乎對(duì)所有生物都有影響。特別是微生物,受到一定劑量的紫外線照射,十幾分鐘就會(huì)被殺死。所以醫(yī)院和某些工廠,常用紫外線進(jìn)行滅菌。高等植物也不例外。根據(jù)科學(xué)家的研究,如果用相當(dāng)于火星表面的紫外線強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn),來照射各種植物,番茄、豌豆等只要3-4小時(shí)就死去;黑麥、小麥、玉米等照射60-100小時(shí),能殺死葉片;而南歐黑松照射635小時(shí),仍舊活著。這是對(duì)紫外線忍受能力最強(qiáng)的植物??茖W(xué)家估計(jì),象南歐黑松這樣的植物,能夠在火星上生活一個(gè)季節(jié)。這一事實(shí)證明,在地球以外的行星如火星上,有生物的存在是可能的。紫外線波長(zhǎng)在可見光紫端到X射線間的電磁輻射,其波長(zhǎng)范圍400~500納米之間,不能引起人們的視覺。1801年德國(guó)物理學(xué)家里特發(fā)現(xiàn)在日光光譜的紫端外側(cè)一段能夠使含有溴化銀的照相底片感光,因而發(fā)現(xiàn)了紫外線的存在。自然界的主要紫外線光源是太陽(yáng)。太陽(yáng)光透過大氣層時(shí)波長(zhǎng)短于290×109米的紫外線為大氣層中的臭氧吸收掉。人工的紫外線光源有多種氣體的電弧(如低壓汞弧、高壓汞弧),紫外線有化學(xué)作用能使照相底片感光,熒光作用強(qiáng),日光燈、各種熒光燈和農(nóng)業(yè)上用來誘殺害蟲的黑光燈都是用紫外線激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光的]。紫外線還有生理作用,能殺菌、消毒、治療皮膚病和軟骨病等。紫外線的粒子性較強(qiáng),能使各種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)。紫外線亦稱“紫外光”。在電磁波譜中位于紫光和倫琴射線(X射線)之間的電磁輻射。波長(zhǎng)約為(4~39)×10-6厘米,不能引起視覺(即在可見光范圍之外)??梢姽饽芡高^的物質(zhì),對(duì)于紫外線的某些波段卻會(huì)強(qiáng)烈的吸收。例如:玻璃對(duì)波長(zhǎng)小于35×10-4厘米的紫外線有強(qiáng)烈的吸收;地球大氣中的氧和臭氧幾乎全部吸收了太陽(yáng)輻射中,波長(zhǎng)小于29×10-6厘米的紫外線;水晶(即石英)吸收波長(zhǎng)小于2×10-5厘米的紫外線;波長(zhǎng)小于2×10-5厘米的紫外線被空氣強(qiáng)烈吸收。因此觀察這一紫外線波段的光譜儀的內(nèi)部必須抽成真空,這個(gè)波段稱為真空紫外,適用于這一波段的光譜儀稱為真空紫外光譜儀。水銀燈和電弧的光中有(25~39)×10-6厘米之間的強(qiáng)紫外輻射,是常用的紫外線光源,紫外線通常用光電元件和感光乳膠來檢測(cè)。紫外光譜是研究原子結(jié)構(gòu)的重要手段,紫外線在工農(nóng)業(yè)方面也有重要應(yīng)用價(jià)值。在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)上常用紫外線進(jìn)行殺菌消毒,誘發(fā)突變、治療皮膚病和軟骨病等。
[紫外線] 在電磁波譜中位于紫光和X射線之間的電磁輻射。也叫紫外光。波長(zhǎng)約為0.04~0.39微米,不能引起視覺。紫外線最突出的特性是在它的照射下,許多物質(zhì)會(huì)發(fā)生熒光,照明的日光燈就是利用紫外線的熒光作用制成的。紫外線具有化學(xué)作用,能使照片底片感光。紫外線還具有生理作用,在醫(yī)療保健方面用途較大。紫外線還可以透過表皮,使人體內(nèi)部組織細(xì)胞發(fā)生化學(xué)變化。長(zhǎng)時(shí)間暴露于紫外線下的皮膚會(huì)變色,血管會(huì)擴(kuò)張,血液中的鈣質(zhì)和磷質(zhì)增多,紅血球和血色素亦會(huì)增加。另外還特別適宜治療佝僂病、小兒虛弱癥、肺以外的結(jié)核病以及某些傳染性皮膚病等。太陽(yáng)光中(透過大氣層后被空氣吸收了大部分紫外線)含紫外線雖然不多,但對(duì)人體是很有益的。長(zhǎng)期在城市居住、在室內(nèi)工作的人,常因缺乏紫外線而體質(zhì)漸弱,膚色蒼白,尤其在礦井或地下工作人員,應(yīng)常用太陽(yáng)燈或水銀燈照射。另外,紫外線還有使油漆干燥,對(duì)食物、飲水、衣服、用具等消毒殺菌的作用。
抗紫外線織物問世近年來,大氣污染造成的臭氧空洞使越來越多的紫外線輻射到地表,皮膚癌患者因此急劇上升。您能容忍自己健康的肌膚橫遭荼毒嗎?一項(xiàng)來自寧夏的科技發(fā)明給人類帶來了福音:抗紫外線并釋放遠(yuǎn)紅外線纖維織物在寧夏研制成功,并于日前通過技術(shù)鑒定,制成的環(huán)保功能服裝也已初步形成生產(chǎn)力。經(jīng)國(guó)家計(jì)量科學(xué)院測(cè)試,這類服裝紫外線屏蔽率達(dá)98.3%,遠(yuǎn)紅外線發(fā)射率達(dá)90%以上。衛(wèi)生防疫部門檢測(cè)認(rèn)定為“無毒、無味、無刺激、無任何副作用”產(chǎn)品。把抗紫外線并釋放遠(yuǎn)紅外線織物應(yīng)用到制衣中,不但解決了抗紫外線輻射的技術(shù)要素,還具有了保健功能,使人類著裝憑添新概念,成為服裝系列中的奇葩。
X射線與紫外線波外線與X射線(也稱X光)的波長(zhǎng)都很短,它們可以穿透固體物,例如人體組織。短時(shí)間受到這類光線照射,對(duì)身體無傷害,例如:醫(yī)師可以通過X光片來了解人的身體狀況,不過,如果過度暴露在這些光線下,將對(duì)人體產(chǎn)生極大的危害。曬傷的原因長(zhǎng)時(shí)間直接暴露在烈日下,就等到于過度暴露于紫外線的照射,將會(huì)導(dǎo)致曬傷。長(zhǎng)年累月暴露在陽(yáng)光下的人,有可能因紫外線的過度。