科學 · 攝影

數碼相機 變身紅外線探測器


數碼相機可以用來偵測近紅外線 (near-infrared, NIR),這是我其中一位學生最近的開心大發現。

不過先說一點科學常識:

wave
來源:Single-Molecule Optics (Universiteit Leiden)

我們日常看到的光,跟無線電波、微波、紅外線、紫外線、X 光、伽碼射線等等,其實是相同性質的東西。它們都是電磁波 (electromagnetic wave),分別只在於其波長 (wavelength) 和頻率 (frequency)。而把這些不同種類的電磁波,按其波長和頻率排列,便是電磁光譜 (electromagnetic spectrum)。

在電磁光譜上,波長處於大約 400nm 至 700nm 之間的一段,稱為可見光。其中 400nm 那一端是紫色光,而 700nm 那一端是紅色光。在紅色光的外邊、有一段超出可見光範圍的波段,稱為紅外線 (infrared, IR)。對應地,在紫色光的那一端以外是紫外線 (ultraviolet, UV)。人的眼睛只能看到可見光,不能看到電磁光譜上其他波段的電磁波。

〔註〕這 nm 全寫是 nanometer,中譯納米或奈米。1nm 等於 10-9m,即十億份之一米,大約是十個原子 (atom) 的闊度。

以下是 Wikipedia 上的電磁光譜圖:

787px-EM_spectrum.svg
電磁光譜 (Wikipedia)

雖然人眼看不見紅外線,但有些攝錄儀器卻可以。今個星期上科學課,講完上述的電磁光譜,立刻就有學生舉手說他的數碼相機看得見紅外線。原來此學生帶了微型遙控玩具車上課,聽我說完之後便把手機的鏡頭對準了遙控器的發射口,結果拍到肉眼看不見的光,興奮非常,下課之後還拿過來給我看。

這真是個有趣的發現。遙控器發出來的光屬於近紅外線 (near-infrared, NIR),其波長只是剛剛超出了可見光範圍一點點,所以數碼相機能拍到並不出奇,只是親眼看見還是第一次。

原來 Wikipedia 的 Infrared 條目裡也有提到這件事:

In infrared photography, infrared filters are used to capture the near-infrared spectrum. Digital camerasblockers. Cheaper digital cameras and some camera phones which do not have appropriate filters can “see" near-infrared, appearing as a bright white colour (try pointing a TV remote at your digital camera). This is especially pronounced when taking pictures of subjects near IR-bright areas (such as near a lamp), where the resulting infrared interference can wash out the image.

啊,原來是平價的數碼相機才有這種現象發生。 -__-

為了親自確定,我進行了幾個簡單的實驗。

實驗一

實不相瞞,學生的玩具,我剛好也有一件。於是我用 Palm Zire 71 上的數碼相機(解析度為 640×480=307200 像素),對準發射口拍了兩張照片,果然拍到肉眼看不見的光芒。

Set118_01 Set118_03

實驗二

我拿了家中一部舊的 Palm V 做相同實驗。Palm V 的頂端有一個紅外線發射口。我隨便找份文件並以紅外線發送 (beam) 出去,從 Zire 71 的鏡頭中可見 Palm V 頭頂閃著紅色的燈,這也是肉眼所看不到的,不過燈光的強度比實驗一暗得多。

Set119_01 Set120_02

實驗三

接著我找來一個電視遙控器。首先是隨便按著一個掣來拍,遙控器頂端發出很強的亮光。

Set121_02

那麼如果在黑暗中拍攝又會如何呢?我關掉了房間的燈,然後以遙控器對準一個小物件,竟然可以拍到紅外線在物件上的反光,就像用手電筒照著一樣。下面兩圖分別顯示了紅外線及一般燈光底下的情況。

實驗四

Wikipedia 說是平價的數碼相機才會拍到紅外線。於是我用 Nikon D70 再拍遙控器,竟然也拍出類似的光線。可是我的 D70 一點也不便宜呢!

好玩嗎?快找個遙控器來試試,或者研究各型號的數碼相機有甚麼不同。得到有趣結果的話一定要留言告訴我。

延伸閱讀:Infrared basics for digital photographers

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3 thoughts on “數碼相機 變身紅外線探測器

  1. 來潑潑冷水﹕其實也不是新發現了。

    幾年前日本不是就有所謂的「紅外線偷拍」嗎﹖
    就是應用攝錄器材可以拍到近紅外線的效果,加一塊濾鏡把可見光濾掉就成了。

  2. 因為未親眼見過,所以對我來說還是新發現。😀

    而且「紅外線偷拍」所拍到是近紅外線嗎?我以為這種溫度的熱源放出的紅外線應該是波長達數千 nm 的那一種。

  3. 幾好色wo 我都影到wo 不過我部單鏡都影到 同你一樣都唔平wow
    要好好檢討下 要不你買部"真正"貴架貨加支勁lens,就可能影唔到喇^^"
    為實驗冇計喇^^ 支持你!

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