Инфракрасный термометр

Человеческий глаз видит очень маленькую часть электромагнитного спектра. Наши «детекторы» несовершенны, мы воспринимаем только видимый свет, инфракрасное излучение находится за пределами возможностей наших глаз. Видимый свет занимает диапазон длин волн электромагнитного излучении от 0,38 до 0,76 мкм, причем середина этого диапазона приходится на длину волны 0,55 мкм, которая соответствует максимуму солнечного излучения. Поскольку весь диапазон электромагнитного излучения простирается от ангстрем до сотен километров и фактически не ограничен ни «слева», ни «справа», человеческая цивилизация на протяжении своей технологической истории стремится освоить те диапазоны излучения, где глаз человека бессилен.

ИК-излучение находится в диапазоне между видимым светом и СВЧ- диапазоном электромагнитного спектра. Инфракрасное (ИК) излучение занимает диапазон длин волн от 0,76 до 1000 мкм. Основным источником инфракрасного излучения является тепло или тепловое излучение. Любой предмет с температурой выше абсолютного нуля (-273,15 °C или 0 градусов Кельвина) испускает излучение в ИК-области. Даже объекты, которые нам кажутся очень холодными, такие как кубики льда, испускают ИК-лучи. Иными словами, если бы глаз человека видел в ИК диапазоне, то мы могли бы оценивать температуру объектов, не прикасаясь к ним.  Тепло солнечных лучей, костер или радиатор отопления – все это ИК-излучение. Хотя глаза его не видят, наша подкожная нервная система ощущает это излучение как тепло. Чем теплее объект, тем больше ИК-излучение он испускает. Инфракрасное излучение, исходящее от объекта, фокусируется объективом тепловизора на инфракрасном детекторе. Этот детектор передает сигнал в электронный блок для обработки изображения. Электронный блок преобразует сигналы, поступающие от датчика, в тепловизионное изображение, которое отображается в видоискателе, на стандартном мониторе или ЖК-дисплее. А за счёт преобразования инфракрасного изображения в радиометрическое, считываются температурные значения с тепловизионного изображения. Еще больше полезных  гаджетов тут.

Человек многое «подсмотрел» у природы, создавая свои приборы и механизмы. В живой природе существуют естественные аналоги тепловизоров. Специальные органы, улавливающие тепловое излучение, имеются у ряда животных. Например, змеи используют молекулярный алгоритм обработки данных о внешнем мире. Эта сенсорная система, называемая ямками, позволяют из всего многообразия теплых предметов, существующих в окружающем мире, выбирать только те, что движутся и представляют определенный интерес для пропитания. Строение такого органа довольно простое. Рядом с каждым глазом есть отверстие диаметром около миллиметра, которое ведет в небольшую полость такого же размера. На стенках полости расположена мембрана, содержащая матрицу из клеток-терморецепторов размером примерно 40 на 40 клеток. Эти клетки реагируют не на «яркость света» тепловых лучей, а на локальную температуру мембраны. Орган шестого чувства змеи работает как камера-обскура, прототип фотоаппаратов. Мелкое теплокровное животное на холодном фоне испускает во все стороны «тепловые лучи» — инфракрасное излучение с длиной волны примерно 10 микрон. Проходя через дырочку, лучи локально нагревают мембрану и создают «тепловое изображение». Благодаря высокой чувствительности клеток-рецепторов (детектируется разница температур в тысячные доли градуса Цельсия!) и неплохому угловому разрешению, змея может заметить мышь в абсолютной темноте с довольно большого расстояния. Другой вариант «теплового» зрения есть у глубоководных кальмаров. Помимо обычных глаз по нижней поверхности тела кальмара расположены особые органы, улавливающие инфракрасные лучи. Их устройство схоже с обычным глазом, которые при этом имеет дополнительный свет.***