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人体的红外辐射

2023-5-25 18:37| 发布者：joneluz| 查看：54381| 评论：0

摘要：本文介绍了人体作为一个天然的红外辐射源的基本特点，包括红外辐射定律、皮肤温度、红外探测等方面。同时还介绍了裸露部分和着装部分在红外发射方面的差异，以及人体红外探测在军事、民用领域的广泛应用。

作者：小小光08
人体是一个天然的红外辐射源，可以看作黑体，因此黑体辐射定律、基尔霍夫定律和朗伯余弦定律都适用于人体。人每时每刻都在发射红外线，又每时每刻都在吸收红外线。所以，人的生命一刻也离不开红外线。人体由于体表温度和体内的生化反应不断向外界辐射红外光，这也是人体散热的主要方式之一。人的皮肤的发射率是很高的，据研究，皮肤发射率为0.985，在波长大于4μm以上的平均值高达0.99，而且，发射率的数值与人体的肤色无关。人体皮肤的红外辐射波长范围在3～50μm之间，其中8～14μm波段的辐射能量占总辐射能量的46%左右；当皮肤温度在30～38℃之间时，根据维恩位移定律λmT=b=2898μm·K计算，波峰处的波长在9.3～9.6μm之间。人体红外辐射个体之间差异性很大，甚至同一个体不同部位之间也有较大的差异，引起这种差异的主要原因是人体体表的温度以及温度分布的非均匀性。人体除热致红外辐射外，还存在一些和人体能量代谢有关的其他因素红外光子辐射。这表明人体红外辐射不仅是人体散热的需要，而且还携带有人体生命信息。皮肤温度是皮肤和周围环境之间辐射交换的复杂函数，并且与血液循环和新陈代谢有关。当人的皮肤剧烈受冷时，其温度可以降到0℃。在正常的温室环境下，当空气的温度为21℃时，裸露在外面的手和脸部的温度大约是32℃。假定皮肤是一个漫辐射体，有效辐射面积等于人体的投影面积，对于男子来说约为0.6m²。在皮肤温度为32℃时，裸露男子的平均辐射强度为93.5W/sr。如果忽略大气的吸收，在305m的距离上，则所产生的辐照度为10^-3W/m²，其中大约有32%的能量处在8～13μm波段，仅有1%的能量处在3.2～4.8μm波段。人体辐射的红外线，以波长在9～10μm之间为最强，能量为10～100W，其辐射能密度与距离成反比，人体活动的频率范围在0.1～10Hz，人体的活动频率低，人体辐射的红外辐射能量就很弱。人体核心温度较为稳定，但人体表面温度受环境和着装影响较大，日常探测的人体由裸露部分和着装部分组成，由于服装织物红外光谱发射率明显低于皮肤表面发射率以及生理因素，一般情况下，裸露部分红外发射要高于着装部分。人体红外探测日益广泛地应用于军事、民用领域的搜索、跟踪、医疗等各个方面，现代武器探测系统通过人体目标所产生的红外辐射来探测、识别、攻击目标，灾害现场，红外搜救系统能探测到是否存在幸存者，从而挽救生命，其共同特点就是把人体目标从复杂的背景中识别出来。人体作为一个辐射源，遵守红外辐射定律，但人体作为一个高等恒温生物体，还具有生命活动的基本特征。参考资料：1. 《红外物理》石晓光宦克为高兰兰2. 《红外物理与技术》（第2版）杨风暴