Nguyên lý cơ bản của nhiệt kế hồng ngoại
Năm 1672, người ta phát hiện ra rằng ánh sáng mặt trời (ánh sáng trắng) là sự tổng hợp của nhiều màu sắc ánh sáng khác nhau, đồng thời Newton đã đưa ra kết luận nổi tiếng rằng ánh sáng đơn sắc có bản chất đơn giản hơn ánh sáng trắng. Việc sử dụng lăng kính quang phổ để phân hủy ánh sáng mặt trời (ánh sáng trắng) thành màu đỏ, cam, vàng, lục, lục lam, xanh lam, tím và các màu khác của ánh sáng đơn sắc. 1800, nhà vật lý người Anh FW Herschel từ quan điểm nhiệt học đã nghiên cứu các màu sắc khác nhau của ánh sáng, phát hiện ra ánh sáng hồng ngoại. Khi nghiên cứu sức nóng của nhiều màu sắc ánh sáng khác nhau, ông đã cố tình chặn cửa sổ duy nhất của căn phòng tối bằng một tấm bảng tối và mở một lỗ hình chữ nhật trên tấm bảng, trong đó có một lăng kính tách chùm tia. Khi ánh sáng mặt trời đi qua lăng kính, nó bị vỡ thành các dải ánh sáng nhiều màu và người ta dùng nhiệt kế để đo nhiệt lượng chứa trong các dải màu khác nhau. Để so sánh với nhiệt độ môi trường, Herschel đã sử dụng một số nhiệt kế đặt gần các dải đèn màu để so sánh nhằm xác định nhiệt độ môi trường. Trong quá trình thí nghiệm, anh tình cờ gặp một hiện tượng kỳ lạ: một nhiệt kế đặt ngoài vùng đèn đỏ của dải đèn có giá trị cao hơn các nhiệt độ khác được ghi trong phòng. Sau nhiều lần thử nghiệm, vùng được gọi là nhiệt độ cao nhất này luôn nằm trong dải ánh sáng ở rìa bên ngoài của đèn đỏ. Vì vậy, ông tuyên bố rằng bức xạ của mặt trời ngoài ánh sáng khả kiến, còn có mắt người không thể nhìn thấy "đường nóng", "đường nóng" vô hình này nằm bên ngoài ánh sáng đỏ, gọi là tia hồng ngoại. Hồng ngoại là một loại sóng điện từ, có tính chất giống nhau là sóng vô tuyến và ánh sáng nhìn thấy, việc phát hiện ra tia hồng ngoại là bước nhảy vọt trong hiểu biết của con người về tự nhiên, việc nghiên cứu, sử dụng và phát triển công nghệ hồng ngoại đã mở ra một con đường rộng lớn mới.
Bước sóng hồng ngoại trong khoảng 0,76 ~ 100μm, tùy theo phạm vi bước sóng có thể được chia thành bốn loại hồng ngoại gần, hồng ngoại trung, hồng ngoại xa, hồng ngoại xa, hồng ngoại rất xa, nằm trong phổ liên tục của sóng điện từ ở vị trí của sóng vô tuyến và vùng ánh sáng khả kiến ở giữa. Bức xạ hồng ngoại là một trong những bức xạ điện từ phổ biến nhất trong tự nhiên, nó dựa trên cơ sở bất kỳ vật thể nào trong môi trường thông thường sẽ tạo ra các phân tử và nguyên tử của riêng chúng chuyển động không đều và bức xạ không ngừng của năng lượng hồng ngoại nhiệt, phân tử và nguyên tử thì càng mạnh chuyển động thì năng lượng của bức xạ càng lớn và ngược lại, năng lượng của bức xạ càng nhỏ.
Nhiệt độ ở độ không tuyệt đối phía trên vật thể, sẽ là do sự chuyển động phân tử của chính chúng và phát ra tia hồng ngoại. Thông qua đầu dò hồng ngoại sẽ biến công suất của tín hiệu bức xạ vật thể thành tín hiệu điện, tín hiệu đầu ra của thiết bị chụp ảnh có thể tương ứng chính xác một-một để mô phỏng sự phân bố không gian của nhiệt độ quét trên bề mặt vật thể, được xử lý bằng hệ thống điện tử, được truyền đến màn hình và phân bổ nhiệt bề mặt vật thể tương ứng với hình ảnh nhiệt. Sử dụng phương pháp này, nó có thể hiện thực hóa mục tiêu để chụp ảnh trạng thái nhiệt ở khoảng cách xa cũng như đo lường và phân tích và đánh giá nhiệt độ.
