Lý thuyết cơ bản của nhiệt kế hồng ngoại
Năm 1672, người ta phát hiện ra rằng ánh sáng mặt trời (ánh sáng trắng) bao gồm nhiều ánh sáng có nhiều màu sắc khác nhau. Đồng thời, Newton đưa ra kết luận rằng ánh sáng đơn sắc có bản chất đơn giản hơn ánh sáng trắng. Sử dụng lăng kính lưỡng sắc để phân hủy ánh sáng mặt trời (ánh sáng trắng) thành các ánh sáng đơn sắc đỏ, cam, vàng, lục, lam, lam, tím, v.v. Năm 1800, nhà vật lý người Anh FW Huxel đã phát hiện ra tia hồng ngoại khi ông nghiên cứu nhiều loại ánh sáng màu khác nhau từ quan điểm nhiệt. Khi nghiên cứu sức nóng của nhiều màu sắc ánh sáng khác nhau, anh ta đã cố tình chặn cửa sổ của căn phòng tối bằng một tấm tối, đồng thời mở một lỗ hình chữ nhật trên tấm, và một lăng kính tách chùm được lắp vào lỗ.
Khi ánh sáng mặt trời đi qua lăng kính, nó bị phân hủy thành các dải sáng màu và nhiệt kế được dùng để đo nhiệt lượng chứa trong các màu sắc khác nhau trong các dải sáng. Để so sánh với nhiệt độ môi trường, Huxel đã sử dụng một số nhiệt kế đặt gần dải đèn màu làm nhiệt kế so sánh để đo nhiệt độ môi trường. Trong quá trình thí nghiệm, anh tình cờ phát hiện ra một hiện tượng kỳ lạ: nhiệt kế đặt ngoài ánh sáng đỏ có giá trị cao hơn các nhiệt độ khác trong phòng. Sau khi thử và sai, vùng được gọi là vùng nhiệt độ cao có nhiệt độ cao nhất này luôn nằm bên ngoài vùng đèn đỏ ở rìa của dải sáng. Vì vậy ông tuyên bố rằng ngoài ánh sáng khả kiến, bức xạ do mặt trời phát ra còn có một loại “kích thích” mà mắt người không thể nhìn thấy được. “Chất kích thích” vô hình này nằm ngoài ánh sáng đỏ và được gọi là tia hồng ngoại. Hồng ngoại là một loại sóng điện từ, có bản chất giống như sóng vô tuyến và ánh sáng khả kiến. Việc phát hiện ra tia hồng ngoại là một bước nhảy vọt trong hiểu biết của con người về tự nhiên và nó đã mở ra một con đường rộng lớn mới cho việc nghiên cứu, sử dụng và phát triển công nghệ hồng ngoại.
Bước sóng của tia hồng ngoại nằm trong khoảng từ 0,76 đến 100 μm. Theo phạm vi bước sóng, nó có thể được chia thành bốn loại: hồng ngoại gần, hồng ngoại trung, hồng ngoại xa và hồng ngoại cực xa. Vị trí của nó trong phổ liên tục của sóng điện từ là vùng nằm giữa sóng vô tuyến và ánh sáng khả kiến. Bức xạ hồng ngoại là một trong những bức xạ điện từ có phạm vi rộng nhất trong tự nhiên. Nó dựa trên thực tế là bất kỳ vật thể nào cũng sẽ tạo ra các chuyển động không đều về phân tử và nguyên tử trong môi trường bình thường và tỏa ra năng lượng hồng ngoại nhiệt liên tục. Chuyển động của các phân tử, nguyên tử càng mạnh thì năng lượng của bức xạ càng lớn và ngược lại, năng lượng của bức xạ càng nhỏ.
Các vật thể có nhiệt độ trên 0 sẽ phát ra tia hồng ngoại do chuyển động phân tử của chính chúng. Sau khi tín hiệu năng lượng do vật thể tỏa ra được máy dò hồng ngoại chuyển đổi thành tín hiệu điện, tín hiệu đầu ra của thiết bị chụp ảnh có thể mô phỏng hoàn toàn sự phân bố không gian của nhiệt độ bề mặt của vật thể được quét từng cái một, được xử lý bởi hệ thống điện tử, và truyền đến màn hình hiển thị để thu được hình ảnh nhiệt tương ứng với sự phân bố nhiệt của bề mặt vật thể. Sử dụng phương pháp này, có thể nhận ra hình ảnh trạng thái nhiệt đường dài và đo nhiệt độ của mục tiêu và phân tích và đánh giá.
