Βασική Θεωρία Υπέρυθρων Θερμομέτρων
Το 1672, ανακαλύφθηκε ότι το ηλιακό φως (λευκό φως) αποτελείται από διάφορα χρώματα φωτός και ο Νεύτων κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το μονοχρωματικό φως έχει απλούστερες ιδιότητες από το λευκό φως. Με τη χρήση ενός φασματοσκοπικού πρίσματος, το ηλιακό φως (λευκό φως) αποσυντίθεται σε μονοχρωματικό φως διαφόρων χρωμάτων όπως κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, κυανό, μπλε και μοβ. Το 1800, ο Βρετανός φυσικός F W. Όταν ο Huxle μελέτησε διάφορα χρώματα φωτός από την άποψη της θερμότητας, ανακάλυψε την υπέρυθρη ακτινοβολία. Όταν μελετούσε τη θερμότητα διαφόρων χρωμάτων φωτός, έκλεισε επίτηδες το μοναδικό παράθυρο του σκοτεινού θαλάμου με μια σκοτεινή σανίδα και άνοιξε μια ορθογώνια τρύπα στον πίνακα, μέσα στην οποία τοποθέτησε ένα πρίσμα διαχωρισμού. Όταν το ηλιακό φως διέρχεται από ένα πρίσμα, αποσυντίθεται σε έγχρωμες φωτεινές ζώνες και χρησιμοποιείται ένα θερμόμετρο για τη μέτρηση της θερμότητας που περιέχεται σε διαφορετικά χρώματα στις φωτεινές ζώνες. Προκειμένου να συγκρίνει με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, ο Herschel χρησιμοποίησε αρκετά θερμόμετρα τοποθετημένα κοντά στην έγχρωμη ζώνη φωτός για σύγκριση για τη μέτρηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Στο πείραμα, έπεσε πάνω σε ένα παράξενο φαινόμενο: ένα θερμόμετρο τοποθετημένο έξω από τη ζώνη του κόκκινου φωτός είχε υψηλότερη ένδειξη από άλλες θερμοκρασίες εσωτερικού χώρου. Μετά από επαναλαμβανόμενα πειράματα, η λεγόμενη ζώνη υψηλής θερμοκρασίας με την περισσότερη θερμότητα βρίσκεται πάντα έξω από το κόκκινο φως στην ακραία άκρη της φωτεινής ζώνης. Έτσι ανακοίνωσε ότι εκτός από το ορατό φως, υπάρχει και μια αόρατη «καυτή γραμμή» στην ακτινοβολία που εκπέμπει ο ήλιος, η οποία βρίσκεται έξω από το κόκκινο φως και ονομάζεται υπέρυθρη. Το υπέρυθρο είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα με την ίδια ουσία με τα ραδιοκύματα και το ορατό φως. Η ανακάλυψη των υπέρυθρων είναι ένα άλμα στην ανθρώπινη κατανόηση της φύσης, ανοίγοντας ένα νέο και ευρύ μονοπάτι για την έρευνα, τη χρήση και την ανάπτυξη της τεχνολογίας υπέρυθρων.
Το μήκος κύματος του υπέρυθρου είναι μεταξύ 0.76-100 μ M μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις κατηγορίες με βάση το εύρος μήκους κύματος: κοντινό υπέρυθρο, μεσαίο υπέρυθρο, μακρινό υπέρυθρο και εξαιρετικά μακρινό υπέρυθρο. Η θέση του στο συνεχές φάσμα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι στην περιοχή μεταξύ ραδιοκυμάτων και ορατού φωτός. Η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι ο πιο διαδεδομένος τύπος ακτινοβολίας ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που υπάρχει στη φύση. Βασίζεται στο γεγονός ότι κάθε αντικείμενο σε ένα συμβατικό περιβάλλον θα δημιουργήσει τα δικά του μόρια και άτομα σε ακανόνιστη κίνηση, ακτινοβολώντας συνεχώς θερμική υπέρυθρη ενέργεια. Όσο πιο έντονη είναι η κίνηση των μορίων και των ατόμων, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια της ακτινοβολίας και αντίστροφα, τόσο μικρότερη είναι η ενέργεια της ακτινοβολίας.
Αντικείμενα με θερμοκρασίες πάνω από το απόλυτο μηδέν θα εκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία λόγω της δικής τους μοριακής κίνησης. Μετά τη μετατροπή του σήματος ισχύος που εκπέμπεται από ένα αντικείμενο σε ηλεκτρικό σήμα μέσω ενός ανιχνευτή υπερύθρων, το σήμα εξόδου της συσκευής απεικόνισης μπορεί να προσομοιώσει πλήρως τη χωρική κατανομή της θερμοκρασίας επιφάνειας του σαρωμένου αντικειμένου μία προς μία. Αφού υποβληθεί σε επεξεργασία από ένα ηλεκτρονικό σύστημα, μεταδίδεται στην οθόνη για να ληφθεί μια θερμική εικόνα που αντιστοιχεί στην επιφανειακή θερμική κατανομή του αντικειμένου. Με τη χρήση αυτής της μεθόδου, μπορεί να επιτευχθεί εξ αποστάσεως θερμική απεικόνιση και μέτρηση της θερμοκρασίας του στόχου, και μπορεί να γίνει ανάλυση και κρίση.
