النظرية الأساسية لمقاييس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
وفي عام 1672، اكتشف أن ضوء الشمس (الضوء الأبيض) يتكون من ألوان مختلفة من الضوء، وخلص نيوتن إلى أن الضوء أحادي اللون له خصائص أبسط من الضوء الأبيض. باستخدام المنشور الطيفي، يتحلل ضوء الشمس (الضوء الأبيض) إلى ضوء أحادي اللون بألوان مختلفة مثل الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والسماوي والأزرق والأرجواني. في عام 1800، اكتشف الفيزيائي البريطاني إف. دبليو. عندما درس هكسل الألوان المختلفة للضوء من منظور الحرارة، الأشعة تحت الحمراء. عند دراسة حرارة ألوان مختلفة من الضوء، قام عمدًا بإغلاق النافذة الوحيدة للغرفة المظلمة بلوحة داكنة وفتح فتحة مستطيلة على اللوحة، حيث قام بتركيب منشور مقسم بداخلها. عندما يمر ضوء الشمس عبر المنشور، فإنه يتحلل إلى أشرطة ضوئية ملونة، ويستخدم مقياس الحرارة لقياس الحرارة الموجودة بألوان مختلفة في العصابات الضوئية. من أجل المقارنة مع درجة الحرارة المحيطة، استخدم هيرشل العديد من موازين الحرارة الموضوعة بالقرب من شريط الضوء الملون للمقارنة لقياس درجة الحرارة المحيطة. في التجربة، عثر على ظاهرة غريبة: مقياس الحرارة الموضوع خارج نطاق الضوء الأحمر كان له قراءة أعلى من درجات الحرارة الداخلية الأخرى. بعد التجارب المتكررة، فإن ما يسمى بالمنطقة ذات درجة الحرارة المرتفعة ذات الحرارة الأكبر تقع دائمًا خارج الضوء الأحمر عند الحافة القصوى لنطاق الضوء. لذلك أعلن أنه بالإضافة إلى الضوء المرئي، هناك أيضًا "خط ساخن" غير مرئي في الإشعاع المنبعث من الشمس، وهو يقع خارج الضوء الأحمر ويسمى الأشعة تحت الحمراء. الأشعة تحت الحمراء هي موجة كهرومغناطيسية لها نفس جوهر موجات الراديو والضوء المرئي. يعد اكتشاف الأشعة تحت الحمراء قفزة في فهم الإنسان للطبيعة، ويفتح طريقًا جديدًا وواسعًا للبحث في تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء واستخدامها وتطويرها.
يتراوح الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء بين 0.76-100 μ M ويمكن تقسيمه إلى أربع فئات بناءً على نطاق الطول الموجي: الأشعة تحت الحمراء القريبة، والأشعة تحت الحمراء المتوسطة، والأشعة تحت الحمراء البعيدة، والأشعة تحت الحمراء البعيدة للغاية. موقعها في الطيف المستمر للموجات الكهرومغناطيسية يقع في المنطقة الواقعة بين موجات الراديو والضوء المرئي. الأشعة تحت الحمراء هي النوع الأكثر انتشارًا من إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية الموجود في الطبيعة. وهو يعتمد على حقيقة أن أي جسم في بيئة تقليدية سيولد جزيئاته وذراته بحركة غير منتظمة، ويشع باستمرار طاقة الأشعة تحت الحمراء الحرارية. كلما زادت كثافة حركة الجزيئات والذرات، زادت طاقة الإشعاع، والعكس، قلت طاقة الإشعاع.
الأجسام التي تكون درجات حرارتها أعلى من الصفر المطلق سوف تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء بسبب حركتها الجزيئية. بعد تحويل إشارة الطاقة التي يشعها كائن إلى إشارة كهربائية من خلال كاشف الأشعة تحت الحمراء، يمكن لإشارة الخرج لجهاز التصوير محاكاة التوزيع المكاني لدرجة حرارة سطح الكائن الممسوح ضوئيًا واحدًا تلو الآخر بشكل كامل. وبعد معالجتها بواسطة نظام إلكتروني، يتم نقلها إلى شاشة العرض للحصول على صورة حرارية تتوافق مع التوزيع الحراري السطحي للكائن. باستخدام هذه الطريقة، يمكن تحقيق التصوير الحراري عن بعد وقياس درجة حرارة الهدف، ويمكن إجراء التحليل والحكم.
