적외선

적외선은 파장 범위 700 nm ~ 1 mm(에너지 범위 1.78 eV~1.24 meV)인 빛으로서, 파장이 빨간빛보다는 길고 극초단파보다는 짧은 전자기파의 총칭이다.

적외선은 1800년 허셸(F. W. Herschel, 1738-1822)이 빛의 스펙트럼에서 빨간빛 밖에 둔 온도계의 눈금이 올라가는 것에서 발견했다. 적외선(infrared)이라는 이름 자체가 가시광에서 파장이 가장 긴 빛인 빨간색(적색, red) 빛의 밖에 있다는 뜻이다. 햇빛에도 적외선이 많지만, 우리 눈의 시세포 감광 대역 밖에 있어서 보이지는 않는다. 그러나 적외선은 피부에 흡수되여 온열 효과를 내므로 피부를 통해 감지할 수 있다. 적외선을 다시 세분하면 아래 표 1과 같다.

목차

적외선은 파장 대역이 넓어 모든 적외선에 민감하게 반응하는 감지기는 없다. 따라서 쓰려는 적외선의 파장에 맞는 감지기를 골라 써야 한다. 대표적인 적외선 감지기와 감응 영역은 아래와 같다.

● 0.7-1.0 @@NAMATH_INLINE@@\mu @@NAMATH_INLINE@@m: Si, Ge 광감지기,

● 1.0-3.0 @@NAMATH_INLINE@@\mu @@NAMATH_INLINE@@m: 1.8 @@NAMATH_INLINE@@\mu @@NAMATH_INLINE@@m까지는 InGaAs 감지기,

● 3.0-5.0 @@NAMATH_INLINE@@\mu @@NAMATH_INLINE@@m: InSb와 HgCdTe, PbSe 등,

● 8-12 @@NAMATH_INLINE@@\mu @@NAMATH_INLINE@@m: HgCdTe 및 볼로미터(bolometer), 초전검출기(pyroelectric detector),

● 12-30 @@NAMATH_INLINE@@\mu @@NAMATH_INLINE@@m: 열전퇴(thermopile).

열상(thermal imaging): 모든 물체는 플랑크 흑체 복사 법칙에 따라 모든 파장의 전자기파를 내며, 그 양과 파장 분포는 물체의 온도에 따라 다르다. 따라서 물체 스스로 내는 적외선을 모아 영상을 만들 수 있고, 그 빛의 파장 분포와 세기를 분석하면 물체 전체의 온도 분포를 알 수 있다.

그림 1. 우주왕복선 표면의 온도 분포. 왼쪽 반은 가시광 사진이고, 오른쪽 반은 적외선 사진을 찍어 온도분포를 색깔로 처리하여 보여주는 사진이다. 오른쪽 사진의 날개에 있는 검은 줄 두 가닥은 망가진 감지기 때문에 생겼다. ()

광통신망(optical communication network): 현대의 광통신 체계에서는 파장 대역 1.530~1.565 @@NAMATH_INLINE@@\mu m@@NAMATH_INLINE@@의 적외선 신호를 광섬유를 통해 주고 받는다. 이 파장 대역을 쓰는 까닭은 광섬유의 흡수 손실이 가장 작아서 광신호를 가장 멀리까지 보낼 수 있기 때문이다.

야시장비(night vision): 물체 스스로 내는 적외선을 모아 영상을 만들면 밤이나 조명등이 따로 없는 동굴 등과 같은 깜깜한 곳에서도 물체를 볼 수 있다.

그림 2. 두 사람과 주변의 물체가 내는 원적외선을 모아 만든 영상. ()