إشعاع الجسم الأسود ومبادئ قياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء
جميع الأجسام التي تزيد درجات حرارتها عن الصفر المطلق تبعث باستمرار طاقة الأشعة تحت الحمراء إلى الفضاء المحيط بها. يرتبط حجم طاقة الأشعة تحت الحمراء لجسم ما وتوزيعها حسب الطول الموجي ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة سطحه. لذلك، من خلال قياس طاقة الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجسم نفسه، يمكن تحديد درجة حرارة سطحه بدقة، وهو الأساس الموضوعي لقياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء.
قانون إشعاع الجسم الأسود: الجسم الأسود هو جسم إشعاعي مثالي يمتص الطاقة الإشعاعية بكافة أطوالها الموجية دون أي انعكاس أو انتقال للطاقة. تبلغ انبعاثية سطحه 1، ومعامل انعكاس المواد الأخرى أقل من 1، وهو ما يسمى بالجسم الرمادي. تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد جسم أسود حقيقي في الطبيعة، ولكن لفهم والحصول على قانون توزيع الأشعة تحت الحمراء، لا بد من اختيار نموذج مناسب في البحث النظري. هذا هو نموذج المذبذب الكمي لإشعاع تجويف الجسم الذي اقترحه بلانك، والذي يشتق قانون إشعاع الجسم الأسود بلانك، أي الإشعاع الطيفي للجسم الأسود ممثلاً بطول الموجة. هذه هي نقطة البداية لجميع نظريات الأشعة تحت الحمراء، ومن هنا جاء قانون إشعاع الجسم الأسود.
خصائص مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
جميع الأجسام التي تزيد درجات حرارتها عن الصفر المطلق تبعث باستمرار طاقة الأشعة تحت الحمراء إلى الفضاء المحيط بها. ويرتبط حجم طاقة الأشعة تحت الحمراء ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة سطحها من حيث توزيع الطول الموجي. لذلك، من خلال قياس طاقة الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجسم نفسه، يمكن قياس درجة حرارة سطحه بدقة. يمكن لمقاييس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء أن تتلقى طاقة إشعاعية غير مرئية من الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأجسام المختلفة نفسها. الأشعة تحت الحمراء هي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي، وتقع الأشعة تحت الحمراء بين الضوء المرئي وموجات الراديو. عندما يقوم الجهاز بقياس درجة الحرارة، يتم تحويل طاقة الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجسم الذي يتم قياسه إلى إشارة كهربائية على الكاشف من خلال النظام البصري لمقياس الحرارة، ويتم عرض درجة حرارة سطح الجسم الذي يتم قياسه على جزء العرض من الجهاز حرارة الأشعة تحت الحمراء.
مميزات مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء: قياس عدم التلامس، نطاق قياس درجة الحرارة الواسع، سرعة الاستجابة السريعة، والحساسية العالية. ومع ذلك، بسبب تأثير انبعاثية الجسم المقاس، يكاد يكون من المستحيل قياس درجة الحرارة الحقيقية للجسم المقاس، وهي درجة حرارة السطح.
