было.
Во время Первой мировой войны был сделан значительный прогресс в разработке практического применения ИК-лучей. Обе противоборствующие стороны быстро поняли значение военного использования ИК-излучения как средства скрытного наблюдения за противником ночью, обнаружения целей по излучаемому ими теплу и ведения защищенной связи — очень трудной для перехвата. В те годы, были разработаны, хотя только и в виде экспериментальных образцов, семафор на основе излучения ИК- импульсов с дальностью действия 3,2 км и приборы ночного видения, способные обнаруживать самолеты летящие на высотах до 1 500 метров или человека на расстоянии 270 метров.
Вторая мировая война подтолкнула исследования в области практического применения ИК-излучения. Интересно отметить, что результатом этого стала ошибочная оценка немцами хода Битвы за Атлантику между союзными конвоями и немецким подводными лодками. Противолодочные силы Союзников прекратили использование поисковых РЛС диапазона частот L, поскольку их излучение легко обнаруживалось германскими подлодками, которые, будучи предупрежденные своими СПО о возможности обнаружения, экстренно погружались и уходили. Союзники приняли на вооружение РЛС диапазона частот Х и это, естественно, немедленно принесло плоды; потери германских подлодок, причину которых немцы не могли объяснить, увеличились. Немецким разведслужбам была поставлена задача, найти этому объяснение, и они ошибочно посчитали, что Союзники начали использовать датчики ИК-излучения.
Это ошибочное заключение отняло у немцев много времени и, несомненно, внесло определенный вклад в окончательное поражение их подлодок в Битве за Атлантику. С другой стороны, работы немцев специально направленные на исследования в области ИК-излучения, привели к важным достижениям. Многие в Германии все еще помнят тот ужас и восхищение, которое они испытали, когда огромные бронированные машины, без единого огонька, с ревом проносились мимо них в кромешной темноте! Это были тягачи, перевозившие печально известные крылатые ракеты Фау-1 на берега Франции к проливу Ла-Манш. Чтобы избежать обнаружения самолетами противника, на них были установлены приборы состоявшие из ИК-облучателя и преобразователя изображения для обеспечения водителей возможностью видения в темноте. Это было сделано ближе к концу войны, когда Германия стала сильно страдать от постоянных, воздушных налетов Союзников.
Также, немцы использовали ИК-лучи и для создания связных систем корабль-корабль, корабль-берег и, на Ливийском фронте, для связи между танками. В битве при Эль Аламейне, в 1942 году, одна из таких систем попала в руки британцев и, позднее, Союзники начали собственные исследования в области использования ИК-излучения для военных целей.
Американцы использовали приборы на принципе ИК-лучей для ночной стрельбы из винтовок. Это позволяло достичь значительной точности стрельбы по человеку на расстоянии примерно 70 метров. Это оружие, названной Sniperscope, впервые было применено американскими солдатами при высадках на острова Тихого океана и вызвало огромный ужас среди японских солдат.
В Италии, приборы на принципе ИК-лучей были впервые экспериментально оценены ВМС в 1941–1942 годах для определения расстояния, на котором может быть обнаружена цель в условиях темноты и тумана. Для этого, был использован приемник, состоявший из параболического зеркала диаметром 50 сантиметров с вмонтированным в него термо-электрическим детекторным элементом. Эксперименты ночью продемонстрировали, что человек может наблюдаться на расстоянии около 900 метров, а автомашина с работающим двигателем — 450 метров; крейсер 'Таранто' был виден на расстоянии 5 км даже не смотря на то, что его двигатели не работали на максимальную мощность.
После войны исследования по ИК-системам продолжились. Теперь, их значение как средства обнаружения при собственной незаметности, стало высоко цениться. Постоянный прогресс в этой области привел к длинной череде изобретений военного назначения.
Для применения в аэронавтике, были разработаны приборы ИК-сопровождения, способные сигнализировать о высоте полета и азимуте любой излучающей тепло цели в воздухе, на земле, на море и под водой; также, они могли быть использованы для инструментальной системы посадки самолетов и гидрографических наблюдений вдоль берегов. Еще одним важным изобретением стала тепловизионная или ИК система наблюдения (Forward Looking Infra Red — FLIR). Это устройство позволяет летчику, летящему в облаках или полной темноте, 'видеть' все объекты на земле или под облаками, которые отличаются своими радиометрическими температурами от окружающей местности. ИК-системы оказались особенно полезны в области ракетной техники и стратегического наблюдения; установленные на спутниках, они дают немедленное предупреждение о пуске МБР из любой точки земного шара. Для целей слежения были разработаны приборы, способные обнаруживать наличие в атмосфере вредных и отравляющих газов. Для улучшения возможностей РЛС, их дополнили ИК-датчиками. Это особенно важно при соблюдении радиолокационного молчания.
Спрос военных на ИК-приборы обусловил быстрый технический прогресс в этой области и привел к разработке еще более совершенных приборов, таких как датчики мощности, радиометры и другие ИК- измерительные приборы.
Применение ИК в чисто научной области, промышленности и медицине слишком разнообразно, чтобы об этом подробно рассказывать. ИК-системы применяются для разнообразных целей, начиная от проверки асфальтового покрытия автодорог до ранней диагностики опухолей и многих других болезней, особенно сосудистых заболеваний, от ИК-печей для приготовления пищи до ИК-инкубаторов, от окраски автомобилей до измерения температуры звезд. Одним из наиболее известных его применений, конечно же, является фотография. Первые опыты с ИК-фотографированием были сделаны в 30-х годах, которые привели к целой серии инноваций в этой области. Например, хорошую фотографию можно сделать с использованием ИК- технологии с дальности около 1 000 км; это особенно важно в области геодезии. ИК-фотографирование также, полезно и для обследований качества растительности по цвету ее листьев, который четко виден на ИК-фотографиях, что позволяет отличить больные от здоровых.
В геологии, ИК-фотографирование пластов минералов выявляет их геологический возраст, поскольку ясно различается присутствие бактерий в скальных породах, поскольку бактерии и покрывающая их земля имеют различные радиометрические температуры. Аналогичная технология особенно полезна при обнаружения подземных центров управления и складов, а также археологических объектов и исчезнувших городов. ИК-технология особенно полезна для обнаружения фальшивых писем и документов, поскольку некоторые типы чернил выявляются ИК-облучением. Применение ИК-лучей в области связных систем очень интересно; в настоящее время исследования направлены на разработку систем, посредством которых сигналы передавались бы посредством электромагнитных волн ИК-спектра по волоконно-оптическому кабелю. Это применение особенно интересно во всех областях телекоммуникаций, таких как: телефония, передача изображений, кабельное телевидение и передача данных.
Для дальнейшего рассказа о применении ИК-энергии, сначала, было бы полезно напомнить некоторые понятия из области физики.
Известно, что сетчатка человеческого глаза чувствительна только к небольшому спектру частот, т. е. видимой части электромагнитного спектра; более того, чувствительность глаза не постоянна и изменяется в соответствии с хроматической шкалой света. Например, раздражающий эффект желтого света почти в 100 000 раз больше чем красного, который является наименее сильным в этом отношении. Длина волны желтого цвета — приблизительно 0,0005 мм, в большую и меньшую сторону от нее, чувствительность человеческого глаза сильно падает. В дальней части спектра, глаз все еще способен различать длины волн около 0,0008 мм, но после этого значения властвует темнота, поскольку размеры сетчатки при таком излучении слишком малы, чтобы генерировать ответ в наших органах зрения. Длины волн большие 0,0008 мм находятся в ИК-диапазоне, и, если имеют значительную интенсивность, то воспринимаются нами как тепло. Поэтому, главный фактор отличия ИК-энергии от световой радиации лежит в длине ее волны. ИК- диапазон начинается там, где кончается красный цвет видимого спектра и заканчивается перед СВЧ- диапазоном, используемым для работы РЛС с большим разрешением (EHF). Сам же ИК-диапазон разделен на 4 части: ближний, средний, дальний и крайний. Основными факторами ИК-систем являются источники, передача ИК-энергии и детекторы или датчики.
ИК-энергия спонтанно излучается всеми телами, которые имеют температуру выше абсолютного нуля (- 273 градусов Цельсия). Этот процесс вызван колебаниями молекул тканей и, поэтому, прямо зависит от температуры.
