Прозорість середовищ в інфрачервоному діапазоні: що бачить тепловізор?

Abstract

The paper presents a physical analysis of the optical properties of various media in the long-wave infrared range (LWIR, 8–14 µm), which corresponds to the operational band of most thermal imaging systems. The quantum mechanisms of radiation absorption by dielectrics and semiconductors are considered. The physical nature of the opacity of silicate glass and the transparency of polymer films for thermal radiation is explained. Based on Mie scattering theory, the difference in the transmission of IR rays through smoke and fog is substantiated. The work debunks common myths regarding the capabilities of "thermal vision" and explains the occurrence of optical artifacts in thermography.

У роботі проведено фізичний аналіз оптичних властивостей різних середовищ у довгохвильовому інфрачервоному діапазоні (LWIR, 8–14 мкм), який є робочим для більшості тепловізійних систем. Розглянуто квантові механізми поглинання випромінювання діелектриками та напівпровідниками. Пояснено фізичну природу непрозорості силікатного скла та прозорості полімерних плівок для теплового випромінювання. Наоснові теорії розсіювання Мі обґрунтовано різницю у проходженні ІЧ-променів крізь дим та туман. Робота спростовує поширені міфи щодо можливостей «теплового зору» та пояснює виникнення оптичних артефактівпри термографії.