红外辐射的发现

辐射度学领域研究电磁辐射的测量与传输，无论其波长如何。这一概念通常涵盖对该辐射的数量、质量及其效应的探测与评估。红外辐射的发现可追溯至1666年，当时艾萨克·牛顿爵士（1642 – 1727）通过让阳光穿过玻璃三棱镜，将其分解为彩色的可见光谱，首次展示了电磁能量的色散现象。1800年，威廉·赫歇尔爵士（1738 – 1822）取得了重大突破，进一步推动了这一领域的探索。

在研究新型光学材料时，赫歇尔使用了一支尖端涂黑的水银温度计，来测量通过三棱镜折射出的不同颜色的热效应。在实验过程中，他注意到当他将温度计移至光谱中可见红光部分之外时，温度在逐渐升高。令人瞩目的是，记录到的最高温度出现在恰好位于红光之外的不可见区域——即现在所称的红外波段。此外，威廉·赫歇尔爵士不仅发现了红外辐射，还试图绘制出第一幅能量随波长变化的分布图。

随后，约翰·兰伯特（1728 – 1777）指出，立体角内的辐射能量与发射器和接收器之间夹角的余弦成正比。到20世纪初，马克斯·普朗克、约瑟夫·斯特藩、路德维希·玻尔兹曼、威廉·维恩和古斯塔夫·基尔霍夫等科学家，进一步完善了理解电磁波谱的理论框架。古斯塔夫·基尔霍夫（1824 – 1887）发现，表面的发射率等于其吸收率。约瑟夫·斯特藩（1835 – 1893）确定，辐射源在所有波长下的总辐射出射度，等于发射率乘以一个常数，再乘以温度的四次方。

尽管如此，现代辐射度学的主要奠基人是马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克（1858 – 1947）。普朗克最著名的成就，是用一个简洁的方程描述了黑体辐射，并创立了能量量子理论。他注意到瑞利-金斯近似在长波长下与实验结果高度吻合，而维恩定律在较短波长下效果良好，于是他推导出了一个将两者结合起来的数学近似公式。威廉·科布伦茨（1873 – 1962）是首位通过实验验证普朗克方程的科学家。在历史上，黑体辐射通常是通过观察玻璃熔体来进行粗略测量的。

1918年，普朗克因这项工作荣获诺贝尔奖。有趣的是，普朗克本人却对自己的这项成果持怀疑态度。尽管如今常常未得到充分的重视，但对黑体辐射的精确描述无疑是科学和工程领域的一项不朽成就。尽管普朗克发挥了关键作用，但他并非辐射度学基础发展的唯一贡献者。许多其他科学家，如牛顿（Newton）、梅洛尼（Melloni）、布格（Bouguer）和莱斯利（Leslie），也做出了巨大贡献，进一步拓展了理解电磁波谱的理论框架。[1,2,3]