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紅外線來源

被動式紅外線感應產品的感應器所描述的 "紅外線" 從那裡來?

a.從人體發射出來而已---錯X

b.從被動式紅外線感應器發射出來---錯X

c.從所有環境中物體發射出來---正確O

 

 

 

如果是從所有環境中物體發射出來的那麼紅外線到底是怎麼來的? 

所有物體都是由細小的分子組成的

我們人的眼睛看不出來物體內各個分子,可是,其實所有分子都含有能量能量使得物體的分子隨意的移動。

而溫度就是一個量物體內部所有分子平均能量的單位。

 

 

 

 

當一個物體的能量(溫度)比其週遭的能量(溫度)還多時,物體的能量會自然的轉移至週遭。想像一個熱騰騰的包子在室溫下慢慢變涼。 

 

物體的能量需要轉換以熱能形式轉移至週遭。物體的能量需要轉換以熱物體的能量需要轉換以熱能形式轉移至週遭。

熱能可以以三種形式轉移物體能量 

 1. 輻射

 2. 對流

 3. 傳導

 

 

紅外線就是熱能輻射出的電磁放射線種類中的其中一種。(其它包括可見光,微波等等)

紅外線放射能量就是透過紅外線輻射的能量 (單位:瓦特)。

紅外線到達物體表面後會被物體吸收,其連帶紅外線放射能量會轉換回為熱能。熱能就會依物體本身吸收率提高物體的溫度。

熱能就會依物體本身紅外線吸收率提高物體的溫度

 

來總結一下: 

   當物體能量(溫度)高於環境能量(溫度) 時物體內含能量 --> 轉換成熱能--> 轉換為紅外線放射能量--> 透過紅外線輻射

.紅外線到達環境表面--> 轉換回熱能--> 物體吸收熱能後提高能量(溫度) 

 

回到熱騰騰的包子

包子內含能量大於空氣分子能量(包子溫度高於空氣溫度)

--> 轉換成熱能

.轉換為紅外線放射能量

.透過紅外線輻射

.紅外線到達空氣

--> 轉換回熱能

.空氣吸收熱能後提高空氣能量(溫度)

所以包子慢慢變涼了

 

更簡單的範例

•為什麼手靠近火堆時,手沒有直接碰到火,但手卻能夠感覺溫暖且慢慢變暖和?

火堆的熱能    

--> 轉換為紅外線放射能量

--> 透過紅外線輻射

--> 紅外線到達手表面

--> 轉換回熱能

--> 手吸收熱能後提高手的能量(溫度)   

所以手漸漸暖和了

 

所有物體放射的紅外線放射能量都相同嗎?

不同。

各個物體都有他特別的紅外線放射率(吸收率)。

放射率,也就是物體透過紅外線(或其它電磁放射線種)放射/吸收熱能的能力。

放射率取決於物體本身的:

• 溫度

• 紅外線輻射波長

• 紅外線輻射角度

• 物體材質及物體表面狀態(反射紅外線/不反射外線)。

 

 

放射率

1 =傳播率(transmissivity) 反射率(reflectivity) + 放射率/吸收率(emissivity/absorptivity)

 

大部份固態物體的傳播率都非常低。尤其在7000 nanometer ~ 14000 nanometer,也就是一般在室溫的物體所輻射的紅外線波長下,大部份物體材質都不會讓紅外線傳播。

所以傳播率可以歸零

 

1 =放射率(吸收率)+反射率   或   放射率(吸收率)=1  - 反射率

 

紅外線放射率高的材質  如:拋光鋁,反射率= 0.88,放射率= 0.12

紅外線放射率低的材質  如:某種塑膠材質 反射率= 0.08,放射率=0.92

只有少數的材質(如化學元素:Ge) 傳播率高,適合傳播紅外線,所以適合用來做被動式紅外線感應開關的鏡面。

 

因此兩個物體若紅外線放射率不同,即使溫度相同,實際輻射出的紅外線放射能量也可能不同

同樣的,兩個物體若紅外線放射率不同,即使溫度不同,實際輻射出的紅外線放射能量也可能相同

譬如: 

溫度27℃的大理石地板VS 溫度28.4℃的人體大腿在30℃的環境下可能輻射出的紅外線放射能量非常相似

所以在夏天人体温度與背景温度相差2℃-4℃以下時,感應器會較不敏感且感應距離會縮短。   

 

一般生活環境內常見的材質 

 

物體 物體環境溫度(攝氏) 放射率
人體(含衣物)  20 0.5
大理石 26.85 0. 45
水泥 26.85 0.85
草地 26.85 0.975~0.986
泥土地(表面) 26.85 0.8~.095 
瀝青 26.85 0.93
砂子 26.85 0.76
木頭 26.85 0.91

    

所以我們已經知道不管是什麼樣的物體全部都會輻射紅外線及連帶的紅外線放射能量

 

 

 

 

白熱燈及陽光皆會輻射紅外線

 

 

 

紅外線原理

    紅外線來源

    何謂被動式紅外線