學生在做人教版高中《物理》（實驗修訂本）第二冊第169面的習題（3）時，與第160面的「如果用紅外攝影對人體成像，做出體表『熱圖』……」相聯繫，就會產生這樣的認識：
（1）紅外攝影成物體的熱圖就是它的紅外像；
（2）可見光不能使紅外線膠片感光，只有紅外線能使它感光；
（3）紅外線膠片所記錄的是目標物體發出的紅外線；
（4）普通相機也能使用紅外線膠片進行紅外攝影。
事實上，這些理解都是錯誤的。引起錯誤認識的根源是教材未說明紅外攝影所成的紅外像與熱像儀所成的熱圖之間的區別，並且對紅外線膠片的介紹也不夠準確。下面就這兩個問題做一闡述，不妥之處，敬請指正。
一、紅外線的發現和分類
1800年，英國物理學家赫歇爾研究單色光的溫度時發現：位於紅光外，用來對比的溫度計的溫度要比色光中溫度計的溫度高，於是稱發現一種看不見的「熱線」，稱為紅外線。
紅外線位於電磁波譜中的可見光譜段的紅端以外，介於可見光與微波之間，波長為0．76～1000μm，不能引起人眼的視覺。在實際應用中，常將其分為三個波段：近紅外線，波長範圍為0．76～1．5μm；中紅外線，波長範圍為1．5～5．6μm；遠紅外線，波長範圍為5．6～1000μm。它們產生的機理不太一致。我們知道溫度高於絕對零度的物體的分子都在不停地做無規則熱運動，並產生熱輻射，故自然界中的物體都能輻射出不同頻率的紅外線，如相機、紅外線膠片自身等。在常溫下，物體輻射出的紅外線位於中、遠紅外線的光譜區，易引起物體分子的共振，有顯著的熱效應。因此，又稱中、遠紅外線為熱紅外。當物體溫度升高到使原子的外層電子發生躍遷時，將會輻射出近紅外線，如太陽、紅外燈等高溫物體的輻射中就含有大量的近紅外線。藉助不同波段的紅外線的不同物理性質，可製成不同功能的遙感器。
二、不同波段的紅外線成像原理和特點
紅外遙感是指藉助對紅外線敏感的探測器，不直接接觸物體，來記錄物體對紅外線的輻射、反射、散射等信息，通過分析，揭示出物體的特徵及其變化的科學技術。紅外遙感技術中能獲得圖像信息的儀器有：使用紅外線膠片的照相機，具有紅外攝影功能的數位相機，熱像儀等。雖然它們都利用紅外線工作，但成像原理和所成的圖像的物理意義有很大的區別。紅外攝影通常指利用紅外線膠片和數位相機進行的攝影；前者屬於光學攝影類，後者屬於光電攝影類。
1．光學攝影類
紅外膠片是一種能夠感應紅外線的膠片，有黑白紅外膠片和彩色紅外膠片兩類。其成像原理與普通膠片相似：曝光時，滷化銀髮生化學變化，記錄景物反射到膠片上電磁波的信息，通過顯影、定影等技術獲得景物圖像。普通膠片記錄的是波長為0．4～0．76μm範圍內的可見光；由於紅外膠片中加入了紅外增感染料，使得它能記錄波長在0．4～1．35μm間的可見光和近紅外線。為了獲得景物純粹的紅外像，需要在鏡頭前加裝一個紅外濾鏡，濾掉可見光，只通過近紅外線。那麼，這部分近紅外線是不是景物發出的呢？顯然，日常攝影中的人體、樹木等景物達不到能輻射近紅外線的溫度，它們的熱輻射也不能使膠片形成足夠清晰的像，所以應該是景物反射太陽輻射中的近紅外線。故近紅外線也稱為攝影紅外。
紅外膠片成的像與普通膠片成的像有較大的差異。人體、草地對紅外線反射較強，它們的黑白紅外像就較白；河流、天空對紅外線反射較弱，成的黑白紅外像就較黑。由於彩色紅外膠片的感光光譜、成色劑和普通彩色膠片的不同，彩色紅外相片上的顏色也就不是景物真實顏色的反映，所以又稱它為假彩色紅外膠片。例如，健康綠色植物反射近紅外線，它的紅外像為紅色，清澈的河水的紅外像是深藍色。雖然在肉眼看來病態的植物和健康的植物都為綠色，文件塗改前後的墨跡也沒什麼區別，但它們對紅外線的反射強弱不同，成的紅外像就有明顯的差異。因此，它常用於刑偵、國土資源調查、環保等領域。
紅外線較強的穿透能力和紅外膠片易受熱輻射影響的這些特點決定了在用紅外膠片攝影時，對操作有較高的要求。紅外膠片對波長為0．76～0．9μm的近紅外線有最佳的感光性能，隨著能感應的波長增大，感光藥劑受溫度的影響越來越顯著，感光藥劑化學穩定性也隨之下降。例如，感光波長上限為1．1μm的紅外膠片能保存三個月，當感光波長上限達到1．35μm時，只能保存8天。所以無論是保存還是攜帶都需要冷藏，裝卸膠片都需要在暗室或者專用防紅外線的暗袋中進行。由於紅外膠片的曝光時間較長，出廠時沒有標感光度，需要根據經驗手動調整感光度，且自動相機的紅外計數器發出的紅外線能使其曝光；所以最好使用手動金屬機身的相機。紅外攝影調焦時須注意，有的相機物鏡上有紅外線聚焦指數，其標記為「R」；若沒有此標記，則要先對可見光調焦後，再將鏡頭前移可見光焦距的1/250左右。
2．光電攝影類
自然界中的一些物質在受到輻射後，會引起它的電化學性質變化。例如溫度升高後，電阻變小，產生電壓。利用它們的這種物理性質可製成光電探測器，遙感儀器的光學系統收集到的輻射能量通過探測器實現光電轉換。根據電磁波和探測器的作用機理不同，分為光子探測器和熱電探測器。
光子探測器是利用光敏感材料的光電效應，把一定波長的電磁波信號轉化為電信號輸出。如一些具有紅外攝影功能的數位相機的光電耦合器（CCD）能響應的波譜為0．4～1．1μm，同樣在進行紅外攝影時要加裝紅外濾鏡，CCD所感應到的是景物反射太陽輻射中的或者是相機自帶的紅外燈發出的近紅外線。
熱電探測器是利用目標輻射的熱效應對熱敏電阻的電學性質的影響而工作。例如熱紅外成像裝置，它是被動地接受目標的熱輻射，通過其中光學成像系統聚焦到探測元件上進行光電轉換，放大信號，數位化後，經多媒體圖像技術處理，在屏幕上以偽色顯示出目標的溫度場—熱紅外圖像（熱圖、熱像）。熱圖像色調的明暗決定於物體表面溫度及輻射率。它反映了目標的紅外輻射能量分布情況，但是不能代表目標的真實形狀。比如飛機升空後，在它原來停放的位置還能獲得飛機停放時的熱圖像。探測元件工作的波段常為3～5μm和8～14μm，為獲得足夠的靈敏度，需要對探測器冷卻。第二代熱電探測器增加了測溫功能的熱紅外成像裝置，又稱為熱像儀，它在醫療、消防、航空遙感、軍事等領域有廣泛用途。
綜上所述，紅外攝影所成的紅外像利用了景物反射的近紅外線，體現了景物的幾何形狀；熱像儀對人體成的熱圖，是利用人體自身熱輻射獲得的表示人體表面溫度分布的圖像。是兩個不同的概念。紅外膠片中的感光物質是滷化銀，可見光也能使它感光。
來源:高中物理
(責任編輯：汪春)