Podstawowa teoria termometru na podczerwień
W 1672 roku odkryto, że światło słoneczne (światło białe) składa się ze światła o różnych barwach. Jednocześnie Newton doszedł do wniosku, że światło monochromatyczne jest z natury prostsze niż światło białe. Użyj pryzmatu dichroicznego, aby rozłożyć światło słoneczne (światło białe) na światło monochromatyczne w kolorze czerwonym, pomarańczowym, żółtym, zielonym, niebieskim, niebieskim, fioletowym itp. W 1800 roku brytyjski fizyk FW Huxel odkrył promienie podczerwone, badając różne kolorowe światła z termiczny punkt widzenia. Badając ciepło różnych barw światła, celowo zasłonił okno ciemnego pokoju ciemną płytą, a w płycie otworzył prostokątny otwór, w którym zainstalowano pryzmat rozdzielający wiązkę.
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 dokonać porównania z temperaturą otoczenia, Huxel użył kilku termometrów umieszczonych w pobliżu kolorowego pasma światła jako termometrów porównawczych do pomiaru temperatury otoczenia. Podczas eksperymentu przypadkowo odkrył dziwne zjawisko: termometr umieszczony poza czerwonawym światłem miał wyższą wartość niż inne temperatury w pomieszczeniu. Metodą prób i błędów ta tak zwana strefa wysokiej temperatury, w której panuje najwięcej ciepła, zawsze znajduje się poza czerwonym światłem, na krawędzi pasma światła. Ogłosił więc, że oprócz światła widzialnego promieniowanie emitowane przez słońce ma także swego rodzaju „bodziec” niewidoczny dla ludzkich oczu. Ten niewidzialny „stymulant” znajduje się poza czerwonym światłem i nazywa się podczerwień. Podczerwień jest rodzajem fali elektromagnetycznej, która ma tę samą istotę co fale radiowe i światło widzialne. Odkrycie podczerwieni stanowi skok w rozumieniu natury przez człowieka i otworzyło nową, szeroką drogę do badań, wykorzystania i rozwoju technologii podczerwieni.
Długość fali promieni podczerwonych wynosi od 0.76 do 100 μm. W zależności od zakresu długości fal można je podzielić na cztery kategorie: bliską podczerwień, średnią podczerwień, daleką podczerwień i ekstremalnie daleką podczerwień. Jego pozycja w ciągłym widmie fal elektromagnetycznych to obszar pomiędzy falami radiowymi a światłem widzialnym. Promieniowanie podczerwone jest jednym z najbardziej rozległych promieni elektromagnetycznych występujących w przyrodzie. Opiera się na fakcie, że każdy obiekt będzie wytwarzał własne, nieregularne ruchy molekularne i atomowe w normalnym środowisku i w sposób ciągły emitował termiczną energię podczerwoną. Im intensywniejszy ruch cząsteczek i atomów, tym większa energia promieniowania i odwrotnie, tym mniejsza energia promieniowania.
Obiekty o temperaturze powyżej zera będą emitować promienie 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, przetwarzany przez system elektroniczny, i przesyłane na ekran wyświetlacza w celu uzyskania obrazu termicznego odpowiadającego rozkładowi ciepła na powierzchni obiektu. Dzięki tej metodzie możliwe jest obrazowanie obrazu stanu termicznego na duże odległości oraz pomiar temperatury obiektu, a także jego analiza i ocena.
