Когда на улице холодает, и хочется подвинуться ближе к теплой батарее или электрическому обогревателю, нам не нужно их даже касаться.
Греющая энергия достигает нас на расстоянии. Это инфракрасное излучение – часть электромагнитного спектра. Мы выступаем в качестве грубых “регистраторов” ИК-излучения, оперируя понятиями : “тепло”, “жарко” и конечно ни о какой точности определения температуры до градуса речи не идет. Для этого потребуются специальные электрические измерительные приборы, тоже “чувствующие” невидимые лучи, вот они и покажут цифровой результат, поскольку базируются на принципе инфракрасной термографии.
А кроме цифр, ряд продвинутых представителей измерительной техники, еще отображают красочную, с высоким разрешением, карту распределения температур, это тепловизоры, но дело конечно не в красоте, а в мгновенном обнаружении температурных аномалий или поиска объектов, что востребовано в широчайшем перечне отраслей: 

Кстати по поводу охоты. Обратимся к животному миру. У змей имеются живые “термодетекторы”, прообраз болометров в современных тепловизионных системах. Рядом с глазами, находятся небольшие впадины, не превышающие 1 мм в диаметре, воспринимающие тепловые лучи, что позволяет им охотиться в абсолютной темноте, например на грызунов.
Более того, если говорить терминами инфракрасной термографии, то змеиные терморецепторы имеют разрешение 40 на 40 клеток. Чем не матрица ?!
Разрешение конечно невелико, но достаточно, чтобы поймать полевую мышь и лишний раз доказывает - как много мы берем у природы, совершенствуем и реализуем в виде железа и электроники.

Инфракрасная термография из глубины веков

В 1666 году Исаак Ньютон обнаружил, что, казалось бы, белый солнечный свет вовсе не был белым, а суммировался из отдельных цветов.
В 1800 году Фредерик Уильям Гершель (1738-1822) предпринял эксперименты, в которых он изучал отдельные цвета спектра солнечного света, раскладывая их при помощи специальной призмы.


Гершель измерил температуру каждого из цветов, но в сумме, арифметически, не достиг температуры, излучаемой солнечным светом.
Долгие эксперименты не помогли найти ответ на вопрос. Работать можно сутками, но надо же и обедать.
И во время обеденного перерыва, ученый оставлял чувствительный термометр рядом с красной частью спектра, а когда он поел и вернулся к своему рабочему месту, он внезапно обнаружил, что наблюдалось значительное повышение случайно измеренной температуры.
Таким образом была получена “недостающая” температура, которая по спектру лежит дальше видимого нашими органами зрения “красного” участка спектра, т.е. в визуально невидимой области.
Это и было излучение, которое идет от Солнца и вообще от любого объекта не только теплого в привычном нам смысле, а температура которого выше абсолютного нуля и которое воспринимает пирометр и отображает на дисплее или если купить тепловизор - температурный визуализатор. Поскольку при абсолютном нуле движение атомов и молекул полностью прекращается. И температуры нет. Как бы это странно не звучало. Именно поэтому в шкале Кельвина нет минусовых значений. Или плюс или ноль. Вот так.
Кстати, а Вы знаете какой самый холодный объект во Вселенной ? Считается, что на это ледяное звание претендует туманность Бумеранга в созвездии Центавра, удаленная от земли на 5000 световых лет. Ее температура 1К или минус -272,15 по Цельсию. По сравнению с этой невообразимой цифрой, самая холодная температура -89,2 °C, зарегистрированная на нашей планете 21.07.1983 на советской антарктической станции “Восток”, покажется настоящей жарой.

Но вернемся к Гершелю.


Итак, он пришел к выводу, что обнаружил область нового невидимого излучения, косвенным образом, по наблюдаемому нагревательному эффекту. Таким образом, излучение получило четкую термическую категоризацию.

Инфракрасное название появилось позже, в конце 19 века.
Однако с тех пор ИК лучи ассоциировались, в первую очередь, с рнагревом, хотя обнаруженное Гершелем излучение относится к спектру света. Мы не считаем его светом по причине того, что сами не видим.
Хотя и здесь не все так просто.
Интересно, что наши глаза воспринимают и видимое (оптическое) изображение и инфракрасное, но мозг “заточен” под узкую часть спектра. То есть наши органы зрения воспринимают излучение, но не передают его в мозг.
Поэтому ехать в кромешной тьме ночью на автомобиле по трассе с выключенными фарами, как Терминатор, у нас не получится.
В завершение темы, отметим, что отдавая дань памяти о важных опытах Гершеля, в мае 2009 года с космодрома Куру на борту ракеты-носителя "Ариан-5" был отправлен для исследования космического пространства крупнейший инфракрасный телескоп, носящий его имя "Гершель", который готовился к запуску целых 20 лет.

 

  1. В 1821 году
    Немецким ученым Томасом Иоганном Зеебеком был обнаружен эффект электродвижущей силы (термо ЭДС) – возникновение электричества под действием тепла
  2. В 1834 году
    Французский изобретатель и часовщик Жан Шарль Пельтье открыл второй термоэлектрический эффект, выяснив, что разность температур возникает на стыке двух разных типов материалов под действием электрического тока. А есть и обратный процессе - создание напряжение при нагревании. Так например работает термопара, подключаемая к мультиметру или цифровому термометру.
  3. В 1878 году
    Сэмюел Лэнгли, полагая, что вся жизнь и деятельность на Земле стали возможными благодаря солнечному излучению, изобрел болометр, сверхчувствительный детектор лучистого тепла, который различает перепады температуры в сотую тысячную градуса Цельсия (0,00001 С)


Этот прибор, состоящий из двух тонких металлических полос, измерительного моста, источника питания и гальванометра (устройства для измерения электрического тока), позволил ему изучать световые лучи от солнца далеко в его инфракрасной области и измерять интенсивность солнечного излучения на разных длинах волн.
Вот оно, дистанционное измерение температуры ! В те то годы.
Уже по этим примерам из тех далеких времен, видим как выстраивается цепочка, на основе которой и функционирует алгоритм:
Поверхность исходящее инфракрасное излучение преобразование в электричество.
Не хватает еще цифрового дисплея, но мы много хотим для 18 века. Открытия сделанные тогда, и так опередили свое время на более чем 100 лет.

Комментарии к статье "Кто изобрел первый тепловизор - от 18-века к современности"

  • Оставьте свой комментарий к статье...

Оставьте свой комментарий







Оценка


Ошибка