Grundprinzip des Infrarot-Thermometers
Im Jahr 1672 wurde entdeckt, dass Sonnenlicht (weißes Licht) aus verschiedenen Lichtfarben zusammengesetzt ist. Gleichzeitig gelangte Newton zu der berühmten Schlussfolgerung, dass monochromatisches Licht einfacherer Natur sei als weißes Licht. Durch die Verwendung spektroskopischer Prismen wurde Sonnenlicht (weißes Licht) in Rot, Orange, Gelb, Grün, Cyan, Blau, Violett und andere monochromatische Lichtfarben zerlegt. Im Jahr 1800 entdeckte der britische Physiker F. W. Herschel das Infrarotlicht, um die verschiedenen Lichtfarben unter dem Gesichtspunkt der Wärme zu untersuchen. Als er die Wärme verschiedener Lichtfarben untersuchte, verschloss er absichtlich das einzige Fenster eines dunklen Raums mit einer dunklen Platte und öffnete ein rechteckiges Loch in der Platte, das ein strahlteilendes Prisma enthielt. Wenn Sonnenlicht durch das Prisma fiel, wurde es in farbige Lichtbänder zerlegt, und ein Thermometer wurde verwendet, um die in den verschiedenen Farben der Bänder enthaltene Wärme zu messen. Um einen Vergleich mit der Umgebungstemperatur zu ermöglichen, verwendete Herschel mehrere Thermometer, die in der Nähe der farbigen Lichtbänder platziert wurden, um die Umgebungstemperatur zu bestimmen. Während des Experiments stieß er auf ein seltsames Phänomen: Ein Thermometer, das außerhalb des roten Lichtbands platziert wurde, zeigte einen höheren Wert als die anderen im Raum angezeigten Temperaturen an. Nach wiederholten Tests stellte sich heraus, dass diese sogenannte Wärmezone die höchste Temperatur aufweist und sich immer im äußersten Rand des Lichtbands außerhalb des roten Lichts befindet. So gab er bekannt, dass es neben der Sonnenstrahlung eine für das menschliche Auge unsichtbare „heiße Linie“ gibt. Diese unsichtbare „heiße Linie“ befindet sich außerhalb des roten Lichts und wird Infrarot genannt. Infrarot ist eine Art elektromagnetischer Welle, die von Natur aus mit Radiowellen und sichtbarem Licht identisch ist. Die Entdeckung von Infrarot bedeutete einen Sprung im Verständnis der Menschheit für die Natur. Die Forschung, Nutzung und Entwicklung der Infrarottechnologie hat neue, breite Wege eröffnet.
Infrarot liegt im Wellenlängenbereich zwischen 0,76 und 100 μm. Je nach Wellenlängenbereich kann es in die vier Kategorien Nahinfrarot, Mittelinfrarot, Ferninfrarot, Ferninfrarot und sehr Ferninfrarot unterteilt werden. Es liegt im kontinuierlichen Spektrum elektromagnetischer Wellen im Bereich zwischen Radiowellen und sichtbarem Licht. Infrarotstrahlung ist eine der am weitesten verbreiteten elektromagnetischen Strahlungen in der Natur. Sie basiert auf der unregelmäßigen Bewegung der Moleküle und Atome eines Objekts in seiner regelmäßigen Umgebung und der ununterbrochenen Abstrahlung thermischer Infrarotenergie. Je intensiver die Bewegung der Moleküle und Atome ist, desto größer ist die Strahlungsenergie und umgekehrt, desto geringer ist die Strahlungsenergie.
Die Temperatur über dem absoluten Nullpunkt des Objekts wird durch die eigene Molekülbewegung infrarot abgestrahlt. Durch den Infrarotdetektor wird die Strahlungsleistung des Objekts in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das Ausgangssignal des Bildgebungsgeräts kann die räumliche Temperaturverteilung durch Scannen der Oberfläche des Objekts exakt eins zu eins simulieren. Es wird vom elektronischen System verarbeitet, an das Display übertragen und erzeugt ein Wärmebild, das der Wärmeverteilung auf der Objektoberfläche entspricht. Mit dieser Methode können Wärmebilder über große Entfernungen abgebildet und die Temperatur gemessen, analysiert und beurteilt werden.
