●緒論
章紅外物理學概述
1.1紅外物理學基礎
1.1.1紅外輻射與紅外光譜
1.1.2紅外物理學研究對像
1.2描述輻射場的基本物理量
1.2.1立體角及其計算
1.2.2輻射能和輻射能密度
1.2.3輻射功率和光譜輻射功率
1.2.4輻射強度和光譜輻射強度
1.2.5輻射出射度和光譜輻射出射度
1.2.6輻射亮度和光譜輻射亮度
1.2.7輻射照度和光譜輻射照度
1.2.8輻射吸收率、輻射反射率和輻射透射率
1.2.9比輻射率和單色比輻射率
1.3描述光度量的基本物理量
1.3.1光譜光視效能和光譜光視效率
1.3.2光通量
1.3.3發光強度
1.3.4光出射度
1.3.5光亮度
1.3.6光照度
本章小結
應用實例
本章習題
第2章紅外輻射的基本規律
2.1漫輻射源和朗伯餘弦定律
2.1.1漫輻射源及朗伯餘弦定律
2.1.2漫輻射源的輻射特性
2.2輻射量的基本規律及計算
2.2.1距離平方反比定律
2.2.2立體角投影定律
2.2.3Talbot定律
2.3輻射量計算舉例
2.3.1圓盤的輻射特性及計算
2.3.2球面的輻射特性及計算
2.3.3點源產生的輻射照度
2.3.4小面源產生的輻射照度
2.3.5擴展源產生的輻射照度
2.4朗伯定律和朗伯比耳定律
2.4.1朗伯定律
2.4.2朗伯比耳定律
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應用實例
本章習題
第3章紅外輻射的基本定理
3.1發光種類簡介
3.1.1發光類型
3.1.2普雷夫定則
3.2理想黑體
3.2.1基爾霍夫定律
3.2.2封閉空腔中的輻射為黑體的輻射
3.2.3輻射亮度與能量密度的關繫
3.2.4黑體為朗伯輻射體
3.3普朗克公式
3.3.1普朗克公式的推導
3.3.2普朗克公式及其意義
3.3.3普朗克公式的近似
3.3.4用光子數表示的普朗克公式
3.3.5用其他變量表示的普朗克公式
3.3.6廣義普朗克函數
3.4維恩位移定律
3.4.1維恩位移定律推導
3.4.2黑體光譜輻射出射度的峰值
3.4.3光子輻射量的維恩位移定律
3.4.4維恩位移定律的廣義表達式
3.5斯蒂芬玻爾茲曼定律
3.5.1斯蒂芬玻爾茲曼定律推導
3.5.2用光子數表示的斯蒂芬玻爾茲曼定律
3.6黑體輻射的簡易計算
3.6.1黑體輻射函數
3.6.2黑體輻射計算舉例
3.7輻射效率和輻射對比度
3.7.1輻射效率
3.7.2輻射對比度
3.8金屬的輻射
3.8.1金屬的輻射特性
3.8.2金屬的輻射方程
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應用實例
本章習題
第4章紅外輻射源
4.1紅外輻射的基本定理
4.1.1巴特利特定理
4.1.2薩姆普納定理
4.1.3沃爾什定理
4.1.4亥姆霍茲互易定理
4.2黑體輻射源
4.2.1黑體爐的用途和分類
4.2.2黑體爐的基本結構
4.2.3腔型的選擇和腔芯材料
4.2.4腔體的加熱和溫度控制
4.2.5黑體視場和技術指標
4.3古費理論
4.3.1古費公式的推導
4.3.2三種腔型的有效發射率
4.3.3相關曲線和使用方法
4.3.4對有限制開孔腔體的修正
4.4電熱固體輻射源
4.4.1能斯脫燈
4.4.2硅碳棒
4.4.3鎢絲燈、鎢帶燈和鎢管燈
4.4.4乳白石英加熱管
4.5氣體或蒸汽輻射源
4.5.1放電種類和過程
4.5.2水銀燈
4.5.3氙燈
4.5.4碳弧燈
4.6紅外激光器
4.6.1激光器的基本結構、能級圖和激光的特點
4.6.2Nd:YAG激光器
4.6.3氦氖激光器
4.6.4二氧化碳激光器
4.6.5半導體激光器
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應用實例
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第5章紅外輻射在大氣中的傳輸
5.1大氣的組成和大氣分層
5.1.1大氣的組成成分
5.1.2大氣分層
5.2大氣的氣像條件
5.2.1大氣壓強
5.2.2大氣密度
5.3大氣對輻射吸收概述
5.3.1大氣對輻射吸收的機理
5.3.2主要吸收分子和吸收譜線
5.3.3大氣各主要組分的紅外吸收譜
5.3.4大氣紅外窗口
5.3.5吸收帶的經驗公式
5.4水蒸氣對紅外輻射的吸收
5.4.1水蒸氣的基本性質和相關概念
5.4.2可凝結水量
5.4.3水蒸氣的分布
5.5二氧化碳對紅外輻射的吸收
5.5.1二氧化碳的吸收和分布特點
5.5.2二氧化碳的大氣釐米數
5.5.3高度修正因子
5.6臭氧和其他成分對紅外輻射的吸收
5.6.1臭氧的形成和分解
5.6.2臭氧的分布
5.6.3其他成分對紅外輻射的吸收
5.7大氣中的散射粒子
5.7.1散射粒子的尺寸
5.7.2散射粒子的濃度和分布
5.7.3散射的種類
5.8大氣對紅外輻射的散射
5.8.1散射的一般方程
5.8.2瑞利散射、米氏散射和分子散射
5.9氣像視程和視距
5.9.1視程與視距方程
5.9.2測量λ0處視程的原理
5.9.3利用λ0處的視程求任意波長的散射繫數
5.10大氣透射率的計算
5.10.1透射率計算步驟
5.10.2計算透射率實例
5.10.3清潔大氣在寬譜段內的吸收
5.10.4激光在大氣中的透射率
5.11激光在大氣中傳輸的能量衰減
5.11.1衰減繫數
5.11.2單程水平路徑激光大氣傳輸的能量衰減
5.11.3單程垂直路徑激光大氣傳輸的能量衰減
5.11.4單程斜路徑激光大氣傳輸的能量衰減
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應用實例
本章習題
第6章目標和背景的輻射特性
6.1太陽、月亮以及恆星(行星)的光輻射特性
6.1.1太陽的基本特性
6.1.2太陽的光輻射特性
6.1.3月亮的基本特性
6.1.4恆星(行星)的光輻射特性
6.2天空背景的光輻射特性
6.2.1大氣對太陽輻射的散射
6.2.2大氣自身的熱輻射
6.3地物的光輻射特性
6.3.1植被的光輻射特性
6.3.2水的光譜特性
6.3.3冰雪的光譜反射特性
6.3.4地物的紅外反射特性
6.4海洋的光輻射特性
6.4.1海洋的光譜輻射亮度
6.4.2平靜海面的光譜反射率
6.4.3海平面反射率和發射率
6.4.4不同粗糙度下的反射率
6.5火箭的光輻射特性
6.5.1火箭外殼輻射
6.5.2低空火箭噴焰結構及隨高度變化
6.5.3火箭光譜輻射圖
6.6飛機的光輻射特性
6.6.1渦輪噴氣和渦輪風扇發動機
6.6.2飛機後半球的輻射
6.6.3飛機前半球的輻射
6.6.4發動機輻射強度方向圖
6.6.5第四代戰機簡介
6.7其他目標的光輻射特性
6.7.1坦克的紅外輻射特性
6.7.2火炮的紅外輻射特性
6.7.3紅外誘餌的輻射特性
6.7.4人體的紅外輻射特性
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應用實例
本章習題
附錄Af(λT)函數表和F(λT)函數表
附錄B熱帶、中緯度夏季和鼕季大氣模型數據
附錄C海平面上水平路程水蒸氣的光譜透射率的數值
附錄D海平面上水平路程CO2的光譜透射率的數值
附錄E距太陽日地平均距離處的太陽光譜輻射照度
附錄F輻照度與截止波長和背景溫度的關繫
參考文獻
內容簡介
本書介紹了紅外物理學產生和發展概況，從光的電磁理論出發，繫統、深入地闡述了紅外輻射傳播時產生的基本現像和遵循的基本規律，同時講述了紅外輻射源的原理、結構、制作技術、工藝和光譜特性。全書共分6章，內容包括紅外物理學概述，紅外輻射的基本規律，紅外輻射的基本定理，紅外輻射源，紅外輻射在大氣中的傳輸，目標和背景的紅外輻射特性。
本著厚基礎、重應用、使讀者學以致用的理念，本書在重點講述紅外物理的基本原理、基本概念和基本知識的基礎上，全面、繫統地講述了紅外物理的基本理論以及紅外輻射源的結構、功能、制作方法和相關應用。
本書可作為電子科學與技術、光電子技術科學、安全防範工程以及光學工程等專業本科生的專業基礎教材，也可供進行紅外及相關領域學習與研究的其他師生和科技人員參考。
