Інфрачервоне випромінювання, ГИК випромінювання, інфрачервоні промені, електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між червоним кінцем видимого світу (з довжиною хвилі l = 0,74 мкм ) і короткохвильовим радіовипромінюванням (l ~ 1—2 мм ) . Інфрачервону область спектру зазвичай умовно розділяють на ближню (l від 0,74 до 2,5 мкм ), середню (2,5—50 мкм ) і далеку (50—2000 мкм ).
І. і. було відкрито в 1800 англійським вченим Ст Гершелем, який виявив, що в отриманому за допомогою призми спектрі Сонця за межею червоного світла (тобто в невидимій частині спектру) температура термометра підвищується ( мал. 1 ). У 19 ст було доведено, що І. і. підкоряється законам оптики і, отже, має ту ж природу, що і видиме світло. У 1923 радянський фізик А. А. Глагольова-Аркадьева отримала радіохвилі з l ~ 80 мкм , тобто відповідні інфрачервоному діапазону довжин хвиль. Таким чином, експериментально було доведено, що існує безперервний перехід від видимого випромінювання до І. і. і радіохвильовому і, отже, всі вони мають електромагнітну природу.
Спектр І. і., так само як і спектр видимого і ультрафіолетового випромінювань, може складатися з окремих ліній, смуг або бути безперервним залежно від природи джерела І. і. Збуджені атоми або іони випускають лінійчаті інфрачервоні спектри. Наприклад, при електричному розряді пари ртуті випускають ряд вузьких ліній в інтервалі 1,014—2,326 мкм ; атоми водню — ряд ліній в інтервалі 0,95—7,40 мкм . Збуджені молекули випускають смугасті інфрачервоні спектри, обумовлені їх коливаннями і обертаннями (див. Молекулярні спектри ). Коливальні і коливально-обертальні спектри розташовані головним чином в середній, а чисто обертальні — в далекої інфрачервоної області. Так, наприклад, в спектрі випромінювання газового полум'я спостерігається смуга близько 2,7 мкм , що випускається молекулами води, і смуги з l » 2,7 мкм і l » 4,2 мкм , що випускаються молекулами вуглекислого газу. Нагріті тверді і рідкі тіла випускають безперервний інфрачервоний спектр. Нагріте тверде тіло випромінює в дуже широкому інтервалі довжин хвиль. При низьких температурах (нижче 800 До) випромінювання нагрітого твердого тіла майже цілком розташоване в інфрачервоної області і таке тіло здається темним. При підвищенні температури доля випромінювання у видимої області збільшується і тіло спочатку здається темно-червоним, потім червоним, жовтим і, нарешті, при високих температурах (вище 5000 До) — білим; при цьому зростає як повна енергія випромінювання, так і енергія І. і.
Оптичні властивості речовин (прозорість, коефіцієнт віддзеркалення, коефіцієнт заломлення) в інфрачервоної області спектру, як правило, значно відрізняються від оптичних властивостей у видимій і ультрафіолетовій областях. Багато речовин, прозорих у видимої області, виявляються непрозорими в деяких областях І. і. і навпаки. Наприклад, шар води завтовшки в декілька см непрозорий для І. і. з l > 1 мкм (тому вода часто використовується як теплозахисний фільтр), пластинки германію і кремнію, непрозорі у видимої області, прозорі в інфрачервоній (германій для l > 1,8 мкм , кремній для l > 1,0 мкм ). Чорний папір прозорий в далекої інфрачервоної області. Речовини, прозорі для І. і. і непрозорі у видимої області, використовуються як світлофільтри для виділення І. і. Ряд речовин навіть у товстих шарах (декілька см ) прозорий в чималих ділянках інфрачервоного спектру. З таких речовин виготовляються різні оптичні деталі (призми, лінзи, вікна і ін.) інфрачервоних приладів. Наприклад, стекло прозоро до 2,7 мкм, кварц — до 4,0 мкм і від 100 мкм до 1000 мкм, кам'яна сіль — до 15 мкм, йодистий цезій — до 55 мкм . Поліетилен, парафін, тефлон, алмаз прозорі для l > 100 мкм . У більшості металів відбивна здатність для І. і. значно більше, чим для видимого світла, і зростає із збільшенням довжини хвилі І. і. (див. Металооптика ). Наприклад, коефіцієнт віддзеркалення Al, Au, Ag, Cu при l = 10 мкм досягає 98%. Рідкі і тверді неметалічні речовини володіють в І. і. селективним віддзеркаленням, причому положення максимумів віддзеркалення залежить від хімічного складу речовини.
Проходячи через земну атмосферу, І. і. ослабляється в результаті розсіяння і поглинання. Азот і кисень повітря не поглинають І. і. і ослабляють його лише в результаті розсіяння, яке, проте, для І. і. значно менше, ніж для видимого світла. Пари води, вуглекислий газ, озон і ін. домішки, наявні в атмосфері, селективно поглинають І. і. Особливо сильно поглинають І. і. пари води, смуги поглинання яких розташовані майже у всієї інфрачервоної області спектру, а в середньої інфрачервоної області — вуглекислий газ.(газета) У приземних шарах атмосфери в середньої інфрачервоної області є лише невелике число «вікон», прозорих для І. і. ( мал. 2 ). Наявність в атмосфері зважених часток — диму, пилу, дрібних крапель води (серпанок, туман) — приводить до додаткового ослабіння І. і. в результаті розсіяння його на цих частках, причому величина розсіяння залежить від співвідношення розмірів часток і довжини хвилі І. і. При малих розмірах часток (повітряний серпанок) І. і. розсівається менше, ніж видиме випромінювання (що використовується в інфрачервоній фотографії), а при великих розмірах крапель (густий туман) І. і. розсівається так само сильно, як і видиме.
Джерела І. і. Потужним джерелом І. і. є Сонце, близько 50% випромінювання якого лежить в інфрачервоної області. Значна доля (від 70 до 80%) енергії випромінювання ламп розжарювання з вольфрамовою ниткою доводиться на І. і. ( мал. 3 ). При фотографуванні в темноті і в деяких приладах нічного спостереження лампи для підсвічування забезпечуються інфрачервоним світлофільтром, який пропускає лише І. і. Потужним джерелом І. і. є вугільна електрична дуга з температурою ~ 3900 До, випромінювання якої близько до випромінювання чорного тіла, а також різні газорозрядні лампи (імпульсні і безперервного горіння). Для радіаційного обігріву приміщень застосовують спіралі з ніхромової дроту, що нагріваються до температури ~ 950 К. Для кращій концентрації І. і. такі нагрівачі забезпечуються рефлекторами. У наукових дослідженнях, наприклад, при здобутті спектрів інфрачервоного поглинання в різних областях спектру застосовують спеціальні джерела І. і.: стрічкові вольфрамові лампи, штифт Нернсту, глобар, ртутні лампи високого тиску і ін. Випромінювання деяких оптичних квантових генераторів — лазерів також лежить в інфрачервоної області спектру; наприклад, випромінювання лазера на неодимовому склі має довжину хвилі 1,06 мкм , лазера на суміші неону і гелію — 1,15 мкм і 3,39 мкм , лазера на вуглекислому газі — 10,6 мкм , напівпровідникового лазера на Insb — 5 мкм і ін.
Приймачі інфрачервоного випромінювання засновані на перетворенні енергії І. і. у інші види енергії, які можуть бути виміряні звичайними методами. Існують теплові і фотоелектричні приймачі І. і. По-перше поглинене І. і. викликає підвищення температури термочутливого елементу приймача, яке і реєструється. У фотоелектричних приймачах поглинене І. і. приводить до появи або зміни електричного струму або напруги. Фотоелектричні приймачі, на відміну від теплових, є селективними приймачами, тобто чутливими лише в певної області спектру. Спеціальні фотоплівки і пластинки — інфрапластінки — також чутливі до І. і. (до l = 1,2 мкм ), і тому в І. і. можуть бути отримані фотографії.
Вживання І. і. І. і. знаходить широке вживання в наукових дослідженнях, при вирішенні великого числа практичних завдань, у військовій справі і ін. Дослідження спектрів випускання і поглинання в інфрачервоної області використовується при вивченні структури електронної оболонки атомів, для визначення структури молекул, а також для якісного і кількісного аналізу сумішей речовин складного молекулярного складу, наприклад моторного палива (див. Інфрачервона спектроскопія ).
Завдяки відмінності коефіцієнтів розсіяння, віддзеркалення і пропускання тіл у видимому і І. і. фотографія, отримана в І. і., володіє рядом особливостей в порівнянні із звичайною фотографією. Наприклад, на інфрачервоних знімках часто видно деталі, невидимі на звичайній фотографії (див. ст. Інфрачервона фотографія ).
В промисловості І. і. застосовується для сушки і нагріву матеріалів і виробів при їх опроміненні (див. Інфрачервоний нагрів ), а також для виявлення прихованих дефектів виробів (див. Дефектоскопія ).
На основі фотокатодів, чутливих до І. і. (для l < 1,3 мкм ), створені спеціальні прилади — електроннооптичні перетворювачі, в яких не видиме оком інфрачервоне зображення об'єкту на фотокатоді перетвориться у видиме. На цьому принципі побудовані різні прилади нічного бачення (біноклі, приціли і ін.), що дозволяють при опроміненні спостережуваних об'єктів І. і. від спеціальних джерел вести спостереження або прицілювання в повній темноті. Створення високочутливих приймачів І. і. дозволило побудувати спеціальні прилади — теплопеленгатори для виявлення і пеленгації об'єктів, температура яких вища температури навколишнього фону (нагріті труби кораблів, двигуни літаків, вихлопні труби танків і ін.), по їх власному тепловому І. і. На принципі використання теплового випромінювання мети створені також системи самонаведенія на мету снарядів і ракет. Спеціальна оптична система і приймач І. і., розташовані в головній частині ракети, приймають І. і. від мети, температура якої вище температури довкілля (наприклад, власне І. і. літаків, кораблів заводів, теплових електростанцій), а автоматичний стежачий пристрій, пов'язаний з кермом, направляє ракету точно в мету. Інфрачервоні локатори і далекоміри дозволяють виявляти в темноті будь-які об'єкти і вимірювати відстані до них.
Оптичні квантові генератори, випромінюючі в інфрачервоної області, використовуються також для наземного і космічного зв'язку.
Літ.: Леконт Же., Інфрачервоне випромінювання пер.(переведення) з франц.(французький), М., 1958; Дерібере М., Практичні вживання інфрачервоних променів, пер.(переведення) з франц.(французький), М-код.—Л., 1959; Козелкин Ст Ст, Усольцев І. Ф., Основи інфрачервоної техніки, М., 1967; Солов'їв З. М., Інфрачервона фотографія, М., 1960; Лебедев П. Д., Сушка інфрачервоними променями, М-код.—Л., 1955.
