紅外實體學
一、前言
紅外（IR）輻射是一種波長比可見光更長的電磁輻射，範圍從約0.7微米到1毫米。紅外輻射是由原子和分子的熱運動産生的，可以通過紅外錄影機和傳感器等專用裝置檢測到。
紅外實體學涉及研究紅外輻射的行為，包括其與物質的互相作用及其在各個領域的應用。紅外實體學中的一些關鍵概念包括：
吸收：材料吸收紅外輻射的能力取決于其分子結構及其原子和分子的振動模式。不同的材料吸收不同波長的紅外輻射，這可用于識别和表征材料。
反射和透射：紅外輻射可以被材料反射或透射，具體取決于其光學特性。具有高反射率的材料用于紅外反射鏡和反射塗層，而具有高透射率的材料用于紅外透鏡和視窗。
發射：所有溫度高于絕對零度的物體根據其溫度和光譜發射率發射紅外輻射。這可用于測量物體的溫度并檢測熱異常。
光譜：紅外光譜是化學分析和材料表征的強大工具。它涉及測量樣品對紅外輻射的吸收或發射光譜，這可以提供有關樣品的分子結構群組成的資訊。
應用：紅外輻射在天文學、遙感、醫學和通信等領域有許多實際應用。例如，紅外熱像儀可用于檢測建築物和裝置中的熱異常，而紅外傳感器可用于檢測工業過程中的氣體洩漏和溫度測量。
黑體輻射：黑體是一個理想化的物體，它吸收落在其上的所有輻射，并根據其溫度發射所有波長的輻射。黑體輻射的光譜是連續的，可以用普朗克定律來描述，這對于了解材料的熱特性和白熾燈泡等技術的發展非常重要。
輻射轉移：輻射轉移是對輻射通過媒體（例如地球大氣層）傳播的研究。它對于了解溫室效應和氣候變化以及遙感和通信光學系統的設計非常重要。
非線性光學：非線性光學是研究強光與物質（包括紅外輻射）之間互相作用的學科。它在雷射器、變頻器和光放大器等技術的開發中非常重要。
太赫茲輻射：太赫茲輻射是一種頻率介于紅外輻射和微波之間的電磁輻射。它具有獨特的性質，可用于材料科學和生物醫學研究中的成像和光譜學。
量子力學：紅外輻射的行為最終由量子力學控制，量子力學描述了粒子和波在小尺度上的行為。量子力學對于了解物質對紅外輻射的吸收和發射以及量子傳感器和量子計算等技術的發展非常重要。
成像：紅外成像用于各種應用，例如夜視、熱成像和醫學成像。紅外熱像儀用于檢測熱信号，醫用熱成像用于檢測可能表明發炎或損傷的身體溫度變化。
遙感：紅外輻射可用于遙感應用，如天氣預報、土地利用測繪和監視。紅外傳感器用于檢測和跟蹤物體、監測環境條件以及收集科學研究資料。
生物醫學應用：紅外輻射在醫學上有許多應用，例如用于癌症治療的光熱療法、雷射手術和非侵入性血糖監測。紅外光譜也用于生物組織和液體的化學分析。
材料科學：紅外光譜和成像在材料科學中用于研究材料的成分、結構和性能。這包括制造中的聚合物表征、缺陷分析和品質控制等應用。
通信：紅外輻射用于各種形式的通信，例如遙控器，光通信和自由空間光通信。紅外傳感器也可用于檢測信号和資料。
納米技術：紅外輻射在納米技術中具有應用，包括用于表征納米材料性能的紅外光譜，以及使用紅外輻射來控制納米級結構的組裝和性能。
安全：紅外成像和傳感用于安全應用，如監視、邊境管制和爆炸物檢測。紅外熱像儀可以檢測人體熱特征，以識别弱光條件下的人，而紅外傳感器可以檢測爆炸物和化學殘留物。
農業：紅外輻射在農業中用于作物健康監測和産量優化。紅外成像可以檢測植物溫度和水分脅迫的變化，而紅外光譜可以分析土壤特性和養分水準。
能源：紅外輻射是太陽能和儲能等能源系統的重要組成部分。紅外傳感器可以監測太陽輻射并優化能量輸出，而紅外成像可以檢測建築物和工業過程中的熱量損失。
航空航天：紅外成像和傳感用于航空航天應用，如飛機維護和太空探索。紅外熱像儀可以檢測飛機發動機中的熱特征并識别磨損區域，而紅外傳感器可以檢測太空中的化學和氣體排放。
總之，紅外實體學是一個多樣化和重要的領域，在科學和技術中有許多應用。紅外輻射的研究涉及了解其行為、與物質的互相作用以及各個領域的實際應用。随着技術的不斷進步，紅外輻射的使用可能會增加，進而在未來幾年帶來新的發現和應用。
二、筆者觀點
紅外（IR）實體學是一個研究紅外輻射行為及其與物質互相作用的領域。這是一個跨學科領域，包括實體、化學、工程和生物學。
紅外實體在成像、遙感、生物醫學研究、材料科學、通信、安全、農業、能源和航空航天等領域有許多實際應用。這是一個快速發展的領域，繼續導緻科學和技術的新發現和應用。
參考文獻：
【1】Granqvist和Hjortsberg的“紅外實體與技術”（2013）
【2】“紅外系統設計導論”，克魯斯和迪納爾多（1996）
【3】“紅外光譜：基礎和應用”，作者：Hargittai和Hargittai（2006）
