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紅外物理－高等學校－ 教材 著

圖書標籤:

• 紅外物理
• 紅外技術
• 傳感器
• 探測器
• 熱成像
• 光譜學
• 光學
• 物理學
• 電子工程
• 應用物理

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121222726

版次：01

商品編碼：11477102

包裝：平裝

叢書名： 工業和信息化部“十二五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2014-05-01

用紙：膠版紙

頁數：328

正文語種：中文

內容簡介

本書是編者根據多年的教學經驗和科研實踐，按照新形勢下教材改革的精神，結閤紅外物理與技術發展現狀編寫而成的，本書將理工融閤的思想融入其中，內容充實、重點突齣、通俗易懂、便於教學。
本書內容共分12章，按理論到技術的順序係統介紹紅外輻射的基本概念、輻射度量基礎、熱輻射的基本規律、紅外輻射源、紅外輻射的測量、紅外輻射的大氣傳輸、紅外熱成像技術、紅外熱成像的性能評價、紅外偏振成像原理與技術、紅外仿真技術、紅外圖像處理技術與紅外圖像融閤技術等內容。本書配套電子課件和習題參考答案。

作者簡介

楊風暴，博士，教授，博士生導師，現任理學院黨總支書記。1991年太原機械學院理學係物理專業本科畢業留校工作至今，2003年獲中北大學測試計量技術及儀器專業工學博士學位，2007年北京理工大學光學工程博士後流動站齣站。2007年8月~2008年8月美國紐約州立大學石溪分校高級訪問學者。

目錄

目 錄

第1章 緒論 1
引言 1
1．1 紅外輻射的基本概念 1
1．1．1 電磁輻射 1
1．1．2 紅外輻射 3
1．1．3 紅外輻射的特點 4
1．2 紅外物理與紅外技術 5
1．3 紅外技術的應用 6
1．3．1 紅外技術的發展 6
1．3．2 紅外技術在軍事領域的應用 7
1．3．3 紅外技術在國民經濟領域
的應用 9
小結 13
習題 13
參考文獻 14
第2章 輻射度量基礎 15
引言 15
2．1 輻射量 15
2．1．1 基本輻射量 15
2．1．2 光譜輻射量 19
2．1．3 光子輻射量 20
2．2 光度量 22
2．2．1 光視效能與光視效率 22
2．2．2 基本光度量 25
2．3 朗伯輻射體 28
2．3．1 朗伯餘弦定律 28
2．3．2 朗伯輻射體的特徵 29
2．4 朗伯輻射度量中的基本規律 30
2．4．1 距離平方反比定律 30
2．4．2 互易定理 30
2．4．3 立體角投影定理 31
2．4．4 Sumpner定理 32
2．4．5 角係數互換性關係 32
2．5 朗伯體的輻射量計算 35
小結 42
習題 42
參考文獻 44
第3章 熱輻射的基本規律 45
引言 45
3．1 物體發光類型 45
3．2 基爾霍夫定律 46
3．3 普朗剋輻射定律 48
3．4 維恩位移定律 55
3．5 斯蒂芬-玻爾茲曼定律 57
3．6 黑體輻射的計算 58
3．7 輻射效率和輻射對比度 60
3．8 發射率 63
3．8．1 發射率的定義 63
3．8．2 物體發射率的變化規律 65
3．8．3 熱輻射體的分類 66
小結 67
習題 68
參考文獻 68
第4章 紅外輻射源 70
引言 70
4．1 腔體輻射理論 70
4．1．1 Gouffé理論 70
4．1．2 Devos 理論 76
4．2 黑體型輻射源 83
4．3 實用紅外輻射源 85
4．3．1 電熱固體輻射源 86
4．3．2 氣體放電輻射源 88
4．4 紅外激光器 92
4．4．1 激光的特性 92
4．4．2 常用激光器 93
4．5 自然景物光輻射 94
4．5．1 太陽光輻射 94
4．5．2 月亮光輻射 96
4．5．3 天空背景光輻射 97
4．5．4 地物光輻射 99
4．5．5 海洋背景光輻射 101
4．6 人工目標的紅外輻射 103
4．6．1 火箭的紅外輻射 103
4．6．2 飛機的紅外輻射 104
4．6．3 坦剋的紅外輻射 108
4．2．4 火炮的紅外輻射 110
4．6．5 紅外誘餌的輻射 111
4．6．6 人體的紅外輻射 111
小結 112
習題 112
參考文獻 112
第5章 紅外輻射的測量 113
引言 113
5．1 常見的紅外輻射測量儀器 113
5．1．1 單色儀 113
5．1．2 光譜輻射計 115
5．1．3 紅外分光光度計 117
5．1．4 傅裏葉變換紅外光譜儀 119
5．1．5 多通道光譜儀 121
5．2 基本輻射量的測量 122
5．2．1 輻射亮度的測量 122
5．2．2 輻射強度的測量 123
5．2．3 總輻射通量的測量 123
5．3 紅外發射率的測量 125
5．3．1 半球全發射率的測量 126
5．3．2 法嚮光譜發射率的測量 128
5．4 紅外反射比的測量 131
5．4．1 反射比 132
5．4．2 積分球反射計 134
5．5 紅外吸收比和透射比的測量 138
5．6 紅外輻射測溫 139
小結 142
習題 142
參考文獻 143
第6章 紅外輻射的大氣傳輸 144
引言 144
6．1 大氣的基本組成 144
6．1．1 大氣層的結構 144
6．1．2 大氣的組成 145
6．1．3 大氣模式 149
6．2 輻射在大氣中傳輸的光學現象 150
6．2．1 大氣的摺射 150
6．2．2 大氣消光及大氣窗口 151
6．2．3 大氣的其他光學現象 153
6．3 大氣吸收與散射的計算 154
6．3．1 大氣的吸收 154
6．3．2 大氣的散射 160
6．3．3 大氣透過率 167
6．4 大氣消光對成像係統性能
的影響 169
6．5 大氣傳輸計算軟件MODTRAN 170
小結 175
習題 175
參考文獻 176
第7章 紅外熱成像技術 177
引言 177
7．1 紅外熱成像技術的發展 177
7．1．1 紅外熱成像的基本過程 178
7．1．2 紅外熱成像技術的發展過程 178
7．2 紅外熱成像係統的構成 178
7．2．1 紅外熱成像係統的誕生
及發展 179
7．2．2 紅外熱成像係統的類型
及結構 179
7．2．3 紅外熱成像係統的通用組件 181
7．2．4 紅外熱成像係統的基本參數 182
7．3 光學係統和掃描器 183
7．3．1 光學係統 183
7．3．2 掃描器 185
7．4 探測器和探測器電路 185
7．4．1 紅外探測器的發展與分類 186
7．4．2 光子紅外探測器 187
7．4．3 熱紅外探測器 188
7．4．4 紅外探測器的性能參數 191
7．4．5 探測器電路 193
7．5 數字化 194
7．6 圖像處理 195
7．6．1 增益/電平歸一化 195
7．6．2 圖像格式化 195
7．6．3 伽馬校正 195
7．7 圖像重建與圖像顯示 196
小結 196
習題 197
參考文獻 197
第8章 紅外熱成像係統的性能評價 198
引言 198
8．1 紅外熱成像係統的主要性能指標
及其測量 198
8．1．1 噪聲等效溫差（NETD） 199
8．1．2 調製傳遞函數（MTF） 201
8．1．3 最小可分辨溫差（MRTD） 203
8．1．4 最小可探測溫差（MDTD） 204
8．1．5 MRTD和MDTD的測量 205
8．2 紅外熱成像係統的作用距離
估算 206
8．2．1 擴展源目標的視距估計模型 206
8．2．2 視距估算的修正因素 206
8．3 熱成像係統的特性參數測試
平颱 208
8．3．1 紅外熱成像係統的特性參數
測試平颱 208
8．3．2 紅外熱成像係統的特性參數
測試 209
小結 210
習題 210
參考文獻 211
第9章 紅外偏振成像的原理與技術 212
引言 212
9．1 光的偏振 212
9．2 紅外偏振成像的原理 214
9．2．1 偏振光的産生 214
9．2．2 偏振光的描述 217
9．2．3 紅外偏振成像方式 221
9．3 目標與背景的紅外偏振特性 223
9．3．1 自然目標的偏振特性 223
9．3．2 人工目標的偏振特性 226
9．3．3 背景的偏振特性 227
9．4 紅外偏振成像與光強成像
的對比 229
9．4．1 大氣傳輸差異特性分析 229
9．4．2 成像響應差異特性分析 230
小結 232
習題 232
參考文獻 232
第10章 紅外仿真技術 234
引言 234
10．1 仿真技術的基本概念 234
10．1．1 仿真與仿真技術 234
10．1．2 仿真模型與仿真實驗 235
10．1．3 仿真工具與仿真方法 235
10．2 紅外仿真的基本方法 236
10．2．1 數學仿真 236
10．2．2 半實物仿真 237
10．3 紅外地錶仿真 238
10．3．1 地錶紅外輻射建模 238
10．3．2 地錶紅外場景可視化 240
10．3．3 實驗結果及分析 243
10．4 基於JRM軟件係統的紅外
場景仿真 245
10．4．1 JRM介紹 245
10．4．2 仿真案例 253
小結 255
習題 255
參考文獻 256
第11章 紅外圖像處理技術 257
引言 257
11．1 紅外圖像的特點 257
11．2 紅外圖像的非均勻性校正 257
11．2．1 紅外圖像的非均勻性産生
機理 257
11．2．2 紅外圖像的非均勻性校正
方法 259
11．3 盲元檢測與補償 265
11．3．1 盲元檢測 265
11．3．2 盲元補償 266
11．4 紅外圖像的增強 266
11．4．1 紅外圖像直方圖 266
11．4．2 直方圖均衡 268
11．4．3 自適應分段綫性變換 269
11．4．4 離散小波變換紅外圖像增強
方法 270
11．4．5 圖像增強實驗 271
11．5 紅外圖像的降噪 273
11．5．1 紅外圖像的常見噪聲模型 273
11．5．2 紅外圖像降噪的基本方法 275
11．5．3 基於閾上隨機共振的紅外圖像
降噪方法 277
小結 279
習題 279
參考文獻 280
















第12章 紅外圖像融閤技術 281
引言 281
12．1 圖像融閤的基本概念 281
12．1．1 圖像融閤的概念與層次 281
12．1．2 圖像融閤效果的評價 284
12．1．3 常用圖像融閤方法分析 289
12．1．4 圖像融閤的應用 291
12．2 可見光與紅外圖像的融閤 292
12．3 紅外多波段圖像的融閤 294
12．3．1 紅外多波段圖像的融閤 294
12．3．2 紅外中波細分波段圖像
的融閤 301
12．3．3 紅外短、長波段圖像
的融閤 308
12．3．4 紅外多波段僞彩色融閤 310
12．4 紅外偏振與紅外光強圖像
的融閤 312
小結 317
習題 317
參考文獻 318

前言/序言

好的，這是一本關於現代材料科學與工程的圖書簡介，字數約1500字。 --- 現代材料科學與工程 內容簡介 本書係統闡述瞭現代材料科學與工程的核心概念、基礎理論、製備工藝以及前沿應用，旨在為讀者提供一個全麵、深入且與時俱進的知識體係。隨著人類社會對高性能、多功能材料需求的不斷增長，材料科學已成為支撐高端製造、能源、信息技術和生命科學等領域發展的基石。本書緊密結閤當前工業界和學術界的研究熱點，力求在理論深度和工程實踐之間架起堅實的橋梁。 第一部分：材料科學基礎與結構錶徵 本書的開篇部分聚焦於材料科學的基石——原子結構、晶體學和微觀結構。我們深入探討瞭晶體缺陷理論，解釋瞭位錯、晶界等結構如何決定材料的宏觀力學性能。特彆強調瞭缺陷工程在調控材料性能中的關鍵作用。 在材料的錶徵技術方麵，本書詳細介紹瞭現代分析手段。我們不僅涵蓋瞭X射綫衍射（XRD）用於晶體結構分析，還對掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）的最新發展進行瞭詳盡的論述，包括高角度環形暗場成像（HAADF-STEM）和能量色散X射綫譜（EDS）的應用，使讀者能夠精準地理解材料的微觀形貌與成分分布。此外，還介紹瞭原子力顯微鏡（AFM）在納米尺度錶麵形貌與力學性能測量中的獨特優勢。 第二部分：結構材料的演化與設計 本部分深入研究瞭金屬、陶瓷和高分子三大傳統結構材料體係的最新進展。 金屬材料方麵，重點放在瞭先進高強度鋼、輕質閤金（如鋁鋰閤金、鎂閤金和鈦閤金）的精密製造與性能優化。詳細剖析瞭通過熱機械過程（TMP）控製晶粒尺寸、析齣相分布和織構，以實現超高比強度和抗疲勞性能的科學方法。本書特彆關注瞭增材製造（3D打印）技術對金屬結構件微觀結構和性能帶來的顛覆性影響，包括熔池對凝固組織的影響及隨後的熱影響區處理。 陶瓷材料的討論超越瞭傳統的耐火材料，轉嚮瞭結構陶瓷（如碳化矽、氮化矽）和功能陶瓷（如鐵電、壓電陶瓷）的設計。我們探討瞭納米粉體製備技術（如溶膠-凝膠法、化學氣相沉積法）如何提高陶瓷的斷裂韌性與可靠性。對陶瓷基復閤材料（CMC）的界麵設計與斷裂機製進行瞭深入分析，這是航空航天領域下一代熱端部件的關鍵。 高分子材料部分，涵蓋瞭從基礎的聚閤物閤成方法到高性能熱塑性塑料和熱固性樹脂的最新研究。重點突齣瞭聚閤物的結構-性能關係，如分子量分布、拓撲結構對粘彈性的影響。同時，我們對生物可降解聚閤物、自修復高分子網絡以及液晶聚閤物的獨特取嚮行為進行瞭詳細闡述。 第三部分：功能材料與前沿交叉領域 現代材料學的核心競爭力在於功能材料的開發，本部分將重點介紹支撐信息、能源和環境技術發展的關鍵材料。 能源材料：詳盡分析瞭鋰離子電池、固態電池及下一代儲能技術（如鈉離子、鎂離子電池）中電極材料（正極、負極、電解質）的設計原理、界麵穩定性問題及循環壽命的提升策略。在光伏領域，本書對鈣鈦礦太陽能電池的效率突破、穩定性挑戰及其商業化前景進行瞭前瞻性分析，並對比瞭傳統矽基電池的優勢。此外，熱電材料（用於餘熱迴收）和燃料電池催化劑材料的性能調控機製也包含在內。 信息與電子材料：本章節深入探討瞭半導體材料的摻雜、缺陷控製與異質結構建技術。對先進的化閤物半導體（如GaN, SiC）在功率電子和高頻器件中的應用進行瞭詳細論述。此外，對磁性材料（如巨磁阻材料MRAM、斯音特電子材料）和光學材料（如光縴、非綫性光學晶體）的物理機製和工程化應用進行瞭闡述。 智能與響應性材料：本書專題介紹瞭一類具有環境響應能力的材料，包括形狀記憶閤金（SMA）、磁緻伸縮材料和智能塗層。重點分析瞭驅動機製（如磁場、溫度、電場）如何轉化為宏觀形變或功能輸齣，以及它們在軟體機器人、精密傳感器中的應用潛力。 第四部分：材料的加工、模擬與服役行為 材料的性能最終取決於其加工過程和服役環境。本部分聚焦於先進的製造技術和材料的長期可靠性評估。 先進製造技術：除瞭在金屬部分提及的增材製造外，本書還深入探討瞭薄膜沉積技術（PVD, CVD）在製備高精度功能塗層中的應用，以及超塑性成形（SPF）和精密鑄造在復雜結構件製造中的優勢。 計算材料學與模擬：強調瞭多尺度模擬方法在材料設計中的不可替代性。從第一性原理（DFT）計算原子級彆反應，到分子動力學（MD）模擬微觀動力學過程，再到有限元分析（FEA）預測宏觀性能，本書展示瞭如何利用計算工具加速新材料的研發周期。 材料的失效分析：全麵覆蓋瞭材料在實際服役中可能遇到的各種失效模式，包括疲勞、蠕變、腐蝕和輻照損傷。詳細分析瞭腐蝕機理（如電化學腐蝕、應力腐蝕開裂），並介紹瞭先進的防護塗層技術和腐蝕監測方法，旨在提高關鍵基礎設施的服役壽命和安全性。 --- 《現代材料科學與工程》力求成為材料科學、化學工程、機械工程及電子信息工程等專業學生和研究人員的權威參考書。它不僅是一本知識的匯編，更是一本指導如何從原子尺度理解、設計、製造並最終優化工程材料的實用手冊。通過對基礎理論的紮實把握和對前沿技術的敏銳捕捉，本書旨在培養讀者解決復雜工程問題的能力，推動材料科學嚮更高效、更可持續的方嚮發展。

評分☆☆☆☆☆

我之前聽說市麵上有一本叫做“紅外物理與技術”的書，我一直對太空探索中的紅外遙感技術非常著迷。特彆是那種利用紅外成像來探測遙遠星球上的有機分子，或者研究星雲的形成過程，這些都讓我覺得非常神奇。我還想瞭解一下，究竟是什麼樣的紅外探測器能夠捕捉到那些微弱到幾乎難以察覺的信號，它們的工作原理又是什麼？另外，我也對紅外光譜分析在材料科學中的應用很感興趣，比如如何通過分析材料的紅外吸收和發射光譜來判斷其成分和結構，這在無損檢測領域有著重要的價值。我特彆希望能看到一些關於高精度紅外光譜儀的設計和應用案例，以及它在研發新材料、優化生産工藝方麵的具體體現。然而，當我拿到這本“紅外物理與技術”的書後，我發現它更多地聚焦於紅外輻射的基本理論，比如黑體輻射定律、普朗剋公式等等，還有大量的公式推導和物理模型。雖然這些是理解紅外現象的基礎，但對於我這種想瞭解實際應用，特彆是前沿科學探索方麵內容的讀者來說，這本書的內容似乎有些過於學術化，缺少瞭一些令人興奮的科學發現和技術突破的描述，也鮮有關於如何將這些理論知識轉化為實際科學研究成果的案例分析。

評分☆☆☆☆☆

我最近入手瞭一本號稱是“紅外物理與技術”的書，拿到手的時候，確實被它厚實的篇幅和嚴謹的排版所震撼。我本來是想找點關於光電傳感器的實際應用案例，尤其是在安防監控領域，比如夜視儀的原理和不同類型産品的性能對比。我還特彆希望書中能詳細介紹一下主動式和被動式紅外探測的區彆，以及各自的優缺點。另外，對於紅外成像在醫療診斷中的前沿進展，比如早期疾病篩查和治療效果評估，我也很感興趣，想看看是否有相關的理論基礎和技術突破的介紹。然而，當我翻開這本書，發現它更多的是從基礎物理原理齣發，深入剖析瞭紅外光的産生、傳播、吸收、反射等過程，並且花瞭大量的篇幅去講解各種探測器的光譜響應、靈敏度、噪聲等理論性能指標。雖然這些內容對於理解紅外技術背後的原理至關重要，但對於我這個更偏嚮應用層麵的讀者來說，顯得有些過於抽象和理論化瞭。我期待的是更直觀、更貼近實際操作的知識，比如如何根據應用場景選擇閤適的紅外傳感器，不同環境條件下的信號處理技巧，以及相關的成像算法。可惜的是，這本書在這方麵的內容相對比較有限，更多的是在為那些想要深入研究紅外物理理論的專業人士打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我最近拿到一本名為“紅外物理與技術”的書，我一直對紅外技術在國防軍事領域的應用感到非常神秘。特彆是關於紅外成像製導導彈的原理，比如如何利用目標發齣的紅外輻射來引導導彈飛行，以及如何對抗紅外誘餌和乾擾。我還想瞭解一下，在精確打擊和戰場偵察中，紅外探測器是如何發揮關鍵作用的，比如在全天候作戰條件下，紅外係統能否提供清晰的戰場態勢感知。我也對紅外隱身技術和反紅外探測技術很感興趣，研究如何降低裝備的紅外輻射特徵，或者如何探測和識彆敵方的紅外信號。然而，當我翻開這本“紅外物理與技術”的書，我發現它主要集中在紅外輻射的物理學原理，比如不同波段紅外光的特性，以及紅外探測器的基本工作機製，比如熱電效應、光電效應等。書中對於紅外物理現象的描述非常詳盡，但對於如何在軍事領域將這些原理轉化為實際應用，比如紅外目標識彆算法、紅外對抗技術策略等，這方麵的內容卻顯得比較零散和淺顯，缺乏一些深入的分析和具體的案例說明，讓我覺得這本書更像是一本基礎物理教材，而不是一本專注於實際技術應用的指南。

評分☆☆☆☆☆

我最近買瞭一本叫“紅外物理與技術”的書，我一直對紅外熱成像在工業領域的應用特彆感興趣，比如用於檢測電力設備的過熱點，及時發現潛在的故障，避免更大的損失。我還想瞭解一下，不同分辨率的紅外熱像儀在實際應用中的效果差異，以及如何通過圖像處理軟件來增強熱成像的細節，提高檢測的準確性。另外，我也對紅外氣體探測技術在環境保護方麵的重要性抱有很大的期待，尤其是如何利用紅外光譜技術來監測大氣中的溫室氣體，或者檢測工業排放中的有害氣體。我希望書中能詳細介紹不同氣體對紅外光的吸收特性，以及相關的探測儀器的設計原理和校準方法。然而，當我深入閱讀這本“紅外物理與技術”的書後，我發現它更多的是在講解紅外光譜的生成機理，比如不同物質的紅外發射和吸收譜綫，以及這些譜綫與分子振動和轉動之間的關係。書中充斥著大量的光譜麯綫圖和量子力學相關的解釋，對於我這種更偏嚮於工程應用和實際操作經驗的讀者來說，這些理論知識顯得過於深奧，缺乏一些具體的工業應用場景的描述，比如針對特定行業（如石油、化工、冶金）的紅外檢測方案，或者在復雜環境下進行紅外測量的技術挑戰和解決方案。

評分☆☆☆☆☆

我之前看到有一本叫做“紅外物理與技術”的書，我對紅外通信技術在短距離無綫數據傳輸中的應用充滿瞭好奇。特彆是像紅外遙控器這樣的技術，它背後是如何實現精確的信號編碼和解碼，以及如何剋服環境中的乾擾，保證通信的穩定性和可靠性。我還想瞭解一下，在更高帶寬的應用場景下，比如紅外數據傳輸速率的提升，以及如何設計更高效的紅外收發模塊，使得它能夠在一定程度上替代傳統的無綫通信方式。我也對紅外傳感技術在智能傢居中的普及很感興趣，比如用於人體感應、障礙物檢測，以及環境光感應等，這些看似簡單的功能背後，究竟蘊含著怎樣的紅外技術原理和創新點。然而，當我拿到這本“紅外物理與技術”的書後，我發現它更多的是在深入探討紅外輻射的量子力學基礎，比如光子的概念，以及紅外輻射與物質相互作用的微觀機製。書中充滿瞭復雜的物理公式和理論推導，對於我這種更想瞭解實際的紅外通信協議、硬件設計和係統集成的讀者來說，這本書的內容顯得非常“務虛”，缺乏一些具體的技術實現細節，比如各種紅外調製解調方式的對比分析，或者在實際産品中如何優化紅外器件的性能和降低功耗。

評分☆☆☆☆☆

好書～～～～～～～

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

書是不錯的，但是物流太慢。最不爽的就是，這是單位購書，發票竟然沒有明細，結果無法報銷。谘詢客服，就說書的發票都是這麼開的。好吧，幸好隻買瞭2本。所以如果是單位購書，如果報銷需要明細不建議在京東購買。

評分☆☆☆☆☆

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對學習有意，看著不錯

評分☆☆☆☆☆

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老公工作輔助教材！ 正版書籍，不錯。

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送貨挺快，書也不錯，很好

評分☆☆☆☆☆

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