紅外線

红外线（英语：infrared，简称IR）是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，其波长在760纳米（nm）至1毫米（mm）之间，是波长比红光长的非可见光，对应频率约是在430 THz到300 GHz的范围内；室温下物体所发出的热辐射大多在此波段。
红外线于1800年由威廉·赫歇尔首次提出。地球吸收及发射红外线辐射对气候具影响，现今红外线亦应用于不同科技领域。

== 发现与特性 ==
红外线是在1800年由天文学家威廉·赫歇尔发现，他通过将温度计放置于太阳光谱的红色区域之外并发现温度上升，指出有一种频率低于红色光的辐射：肉眼看不见，但仍能使被照射物体表面的温度上昇。地球从太阳获得的能量中，有超过一半是以吸收红外线的方式。地球吸收及发射红外线辐射的平衡对其气候有关键性的影响。
当分子改变其旋转或振动的运动方式时，就会吸收或发射红外线。由红外线的能量可以找出分子的振动模态及其偶极矩的变化，因此在研究分子对称性及其能态时，红外线是理想的频率范围。红外线光谱学研究在红外线范围内的光子吸收及发射。

== 与光线的关系 ==
光线是一种辐射电磁波，其波长分佈自300 nm（紫外线）到14,000 nm（远红外线）。不过以人类的经验而言，「光域」通常指的是肉眼可见的光波域，即是从400 nm（紫）到700 nm（红）可以被人类眼睛感觉得到的范围，一般称为「可见光域」（Visible）。由于近代科技的发达，人类利用各种「介质」（特殊材质的感应器），把感觉范围从「可见光」部份向两端扩充，最低可达到0.08～0.1nm（X光，0.8～1Å），最高可达10,000 nm（远红外线，热成像范围）。

== 器件设计材料学 ==
窄带隙半导体为各种基于红外技术器件的材料基础，包括铋、锑、铟、镉、硒等元素的化合物及合金。尖端高频功能性红外器件的研发常基于窄带隙的纳米材料。纳米窄带半导体中，量子限制效应和电子-空穴耦合存在相互作用，致使描述和设计常面临诸多挑战。“兰克斯模型”将k·p方法拓展到了非抛物线性的能带边结构，常用于处理红外范围内的电子光学。利用密度泛函理论的第一性原理超级计算，被用以了解精确的能带曲率和对应的光电子密度，但对算力和算时要求甚高。研发者亦常采用“唐-崔瑟豪斯理论”的低维多带迭代法来解决此问题。

== 自然界的红外线 ==
阳光的等效温度为5,780开尔文，其热辐射的频谱中有一半是红外线。在海平面上，阳光在的辐照度是每平方公尺1千瓦。其中有527瓦的能量是红外线、445瓦是可见光，而32瓦的能量是紫外线。
在地球表面，其温度远低于太阳的温度，几乎所有的热辐射都是由不同频率的红外线组成。在这些天然的热辐射源中，只有闪电及火热到可以产生一些可见光，而火产生的红外线比可见光还要多。

== 不同领域的红外线 ==
物体通常会辐射出跨越不同波长的红外线，但是侦测器的设计通常只能接收感到兴趣的特定频谱宽度以内的辐射…