Podstawowa teoria termometrów na podczerwień
W 1672 roku odkryto, że światło słoneczne (światło białe) składa się z różnych barw światła, a Newton doszedł do wniosku, że światło monochromatyczne ma prostsze właściwości niż światło białe. Za pomocą pryzmatu spektroskopowego światło słoneczne (światło białe) rozkłada się na światło monochromatyczne o różnych kolorach, takich jak czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, cyjan, niebieski i fioletowy. W 1800 roku brytyjski fizyk F. W. Kiedy Huxle badał różne barwy światła z perspektywy ciepła, odkrył promieniowanie podczerwone. Badając ciepło różnych barw światła, celowo zasłonił ciemną tablicą jedyne okno ciemni i otworzył w tablicy prostokątny otwór, wewnątrz którego zainstalował pryzmat rozdzielający. Kiedy światło słoneczne przechodzi przez pryzmat, rozkłada się na kolorowe pasma światła, a termometr służy do pomiaru ciepła zawartego w różnych kolorach w pasmach światła. Aby porównać temperaturę otoczenia, Herschel użył kilku termometrów umieszczonych w pobliżu kolorowego pasma światła w celu porównania i zmierzenia temperatury otoczenia. Podczas eksperymentu natknął się na dziwne zjawisko: termometr umieszczony poza pasmem czerwonego światła miał wyższy odczyt niż inne temperatury w pomieszczeniach. Po wielokrotnych eksperymentach tak zwana strefa wysokiej temperatury, w której jest najwięcej ciepła, zawsze znajduje się poza czerwonym światłem, na skrajnej krawędzi pasma światła. Ogłosił więc, że oprócz światła widzialnego w promieniowaniu emitowanym przez słońce istnieje także niewidzialna „gorąca linia”, która znajduje się poza światłem czerwonym i nazywa się podczerwień. Podczerwień to fala elektromagnetyczna o tej samej istocie co fale radiowe i światło widzialne. Odkrycie podczerwieni stanowi krok w rozumieniu natury przez człowieka, otwierając nową, szeroką ścieżkę badań, wykorzystania i rozwoju technologii podczerwieni.
Długość fali podczerwieni mieści się w przedziale 0.76-100 μM można podzielić na cztery kategorie w zależności od zakresu długości fal: bliska podczerwień, średnia podczerwień, daleka podczerwień i skrajnie daleka podczerwień. Jego pozycja w ciągłym widmie fal elektromagnetycznych mieści się w obszarze pomiędzy falami radiowymi a światłem widzialnym. Promieniowanie podczerwone jest najbardziej rozpowszechnionym rodzajem promieniowania elektromagnetycznego występującym w przyrodzie. Opiera się na fakcie, że każdy obiekt w konwencjonalnym środowisku będzie generował własne cząsteczki i atomy w nieregularnym ruchu, stale emitując termiczną energię podczerwoną. Im intensywniejszy ruch cząsteczek i atomów, tym większa energia promieniowania i odwrotnie, tym mniejsza energia promieniowania.
Obiekty o temperaturach powyżej zera absolutnego będą emitować promieniowanie podczerwone w wyniku własnego ruchu molekularnego. Po przekształceniu sygnału mocy emitowanego przez obiekt na sygnał elektryczny przez detektor podczerwieni, sygnał wyjściowy urządzenia obrazującego może w pełni symulować rozkład przestrzenny temperatury powierzchni skanowanego obiektu, jeden po drugim. Po przetworzeniu przez układ elektroniczny jest on przesyłany na ekran wyświetlacza w celu uzyskania obrazu termicznego odpowiadającego powierzchniowemu rozkładowi ciepła obiektu. Dzięki tej metodzie można wykonać zdalne obrazowanie termowizyjne i pomiar temperatury obiektu, a także dokonać analizy i oceny.
