النظرية الأساسية لميزان الحرارة بالأشعة تحت الحمراء
في عام 1672 ، تم اكتشاف أن ضوء الشمس (الضوء الأبيض) يتكون من ضوء بألوان مختلفة ، وفي الوقت نفسه ، توصل نيوتن إلى الاستنتاج الشهير بأن الضوء أحادي اللون أبسط بطبيعته من الضوء الأبيض. باستخدام منشور فاصل الشعاع ، يتحلل ضوء الشمس (الضوء الأبيض) إلى ضوء أحمر وبرتقالي وأصفر وأخضر وسماوي وأزرق وأرجواني وضوء أحادي اللون. في عام 1800 ، اكتشف الفيزيائي البريطاني FW Huxell ضوء الأشعة تحت الحمراء عندما درس ألوانًا مختلفة من الضوء من وجهة نظر حرارية. عندما كان يدرس حرارة الألوان المختلفة للضوء ، قام عن عمد بسد النافذة الوحيدة في الغرفة المظلمة ذات اللوحة المظلمة ، وفتح ثقبًا مستطيلًا في اللوحة ، وتم تثبيت منشور لتقسيم الحزمة في الحفرة. عندما يمر ضوء الشمس عبر المنشور ، فإنه يتحلل إلى شرائط ضوئية ملونة ، ويستخدم مقياس حرارة لقياس الحرارة الموجودة في الألوان المختلفة لنطاقات الضوء. من أجل المقارنة مع درجة الحرارة المحيطة ، قام Huxel بقياس درجة الحرارة المحيطة عن طريق وضع عدة موازين حرارة بالقرب من نطاق الضوء الملون للمقارنة. أثناء التجربة ، اكتشف بالصدفة ظاهرة غريبة: مقياس حرارة يوضع خارج نطاق الضوء الأحمر له قيمة مؤشر أعلى من درجات الحرارة الداخلية الأخرى. بعد التجربة والخطأ ، تقع هذه المنطقة المزعومة ذات درجة الحرارة العالية والتي تتميز بأكبر قدر من الحرارة دائمًا خارج الضوء الأحمر عند حافة النطاق الخفيف. لذلك أعلن أنه بالإضافة إلى الضوء المرئي ، فإن الإشعاع المنبعث من الشمس له أيضًا "خط ساخن" غير مرئي غير مرئي للعين البشرية. يقع هذا "الخط الساخن" غير المرئي خارج الضوء الأحمر ويسمى ضوء الأشعة تحت الحمراء. الأشعة تحت الحمراء هي موجة كهرومغناطيسية لها نفس طبيعة موجات الراديو والضوء المرئي. يعد اكتشاف الأشعة تحت الحمراء قفزة في فهم الإنسان للطبيعة ، ويفتح طريقا واسعا جديدا للبحث والاستفادة وتطوير تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء.
يتراوح الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء بين 0 76 و 100 ميكرومتر. وفقًا لنطاق الطول الموجي ، يمكن تقسيمه إلى أربع فئات: الأشعة تحت الحمراء القريبة ، والأشعة تحت الحمراء المتوسطة ، والأشعة تحت الحمراء البعيدة ، والأشعة تحت الحمراء البعيدة للغاية. موقعه في الطيف المستمر للموجات الكهرومغناطيسية هو المنطقة الواقعة بين موجات الراديو والضوء المرئي. . الأشعة تحت الحمراء هي أكثر إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية انتشارًا في الطبيعة. وهو يقوم على الحركة العشوائية لجزيئات وذرات أي جسم في البيئة العادية ، ويشع باستمرار طاقة الأشعة تحت الحمراء الحرارية ، وحركة الجزيئات والذرات. كلما زادت كثافة ، زادت طاقة الإشعاع ، والعكس صحيح ، كلما قلت طاقة الإشعاع.
الأجسام التي تزيد درجة حرارتها عن الصفر المطلق سوف تشع أشعة تحت الحمراء بسبب حركتها الجزيئية. بعد تحويل إشارة الطاقة التي يشعها الكائن إلى إشارة كهربائية بواسطة كاشف الأشعة تحت الحمراء ، يمكن لإشارة خرج جهاز التصوير أن تحاكي تمامًا التوزيع المكاني لدرجة حرارة سطح الكائن الممسوح ضوئيًا في مراسلات فردية. الصورة الحرارية المقابلة للتوزيع الحراري على سطح الجسم. باستخدام هذه الطريقة ، يمكن تحقيق التصوير الحراري لمسافات طويلة وقياس درجة حرارة الهدف وتحليلها والحكم عليها. [1]
