热效应机理

红外热效应

电磁波的热效应通常是这样解释的：物质内部分子是呈中性，但带有等量的正负电荷，在电场中会被极化，即正负电荷随电场方向或反方向加速后分离至两端，在化学中也称作弛豫。

红外线作为电磁波，在传播中伴有交变电磁场，会使物质的分子交替极化，导致大量分子的往复弛豫运动，这种分子在运动中就会发生碰撞并与物质摩擦，就表现出了“热”现象。微波炉就是利用这个原理工作的。烤箱用红外线工作，穿透力比微波要差，所以不像微波炉那样加热内部，可以把面包表面烤糊

另一当面，红外线（尤其是远红外区）的振动频率更接近物质的频率更容易引起物质的共振，所以热效应最显著。

英文名称

thermo-effect of infrared radiation

定义

红外辐射被物体 吸收后转化为 热能，使物体的 温度升高的现象。属于 红外线的物理性质。

发现过程

1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳为了研究光和热的关系，把温度计置于 太阳光谱的不同颜色区域，观察到在光谱的红端以外温度计的读数比在可见光谱区域高得多，从而发现了红外辐射的存在及其热效应。热能是物质粒子无规则运动的平均动能。根据现代物理学的观点，物体是不停运动着的大量原子和分子的密集系统。分子中的原子不停地相对振动，分子还不停地作旋转运动，在晶体中原子在格点附近来回振动，这些运动状态有许多各不相同的特征频率，而且能量是量子化的。热能和辐射能之间的相互转化，是由于无规则运动引起粒子的相互碰撞使粒子的运动状态发生变化（粒子在不同能态之间的跃迁）的结果。粒子从高能态向低能态跃迁时，发射其频率与特征频率相同的电磁辐射；反之，粒子只能吸收其频率与特征频率相同的电磁辐射能量，从低能态激发到高能态。原子和分子的振动或分子的旋转运动的特征频率分布在宽广的红外光谱区，因此，热物体（温度高于 绝对零度的任何物体）不断地发出红外辐射，红外辐射使物体变热的效应也特别显著。

应用

红外辐射能够有效地加热物体的效应，在生产中已广泛用于对谷物、木材、皮革、颜料、油漆等的干燥处理。红外加热干燥技术，具有干燥效果好、能量消耗低的优点。这是因为红外辐射能够进入材料深处，而且可以根据被处理材料的吸收特性来选择辐射源，即使它的辐射功率最强的波段尽可能同被处理材料的最强吸收波段相匹配，因而材料能最有效地吸收红外辐射能量，并将它转化为热能。

红外热效应是设计和制作热敏型 红外探测器的物理基础。基于温差电效应和热敏电阻效应制作的红外探测器，是最早得到应用的辐射探测器。后来，利用气体热膨胀效应和热释电效应制作的热敏型红外探测器，也得到了重要的应用。

在生活中，利用红外热效应的有红外线高温杀菌、红外线治疗等。