Kızılötesi termometre sıcaklığı ölçmek için kızılötesi ışın yaymıyor mu?
Kara cisim radyasyonu nedir?
Dünyada var olan makuldür, var olanın ise kendi anlamı ve değeri yoktur. Kızılötesi ışık bulmak nadirdir. Ne yapabilir? Kızılötesi ışınları uzaktan kumanda olarak kullanabiliriz ve uzaktan algılama teknolojisi, kızılötesi ışınların uzun dalga boyundan yararlanır. Tabii bir de bahsettiğimiz ateş ölçümü var. Peki kızılötesi termometre sıcaklığı ölçmek için kızılötesi ışınları nasıl kullanır? Öncelikle kara cisim ışınımını anlayalım. Sözde siyah cisim siyah bir nesneyi mi ifade ediyor? Siyah cisim aslında tüm dış elektromanyetik radyasyonu herhangi bir yansıma veya iletim olmaksızın emebilen idealleştirilmiş bir nesnedir. Hangi cisim olursa olsun sıcaklığı mutlak sıfırın üzerinde olduğu sürece elektromanyetik dalgalar yayar. Elektromanyetik dalgalar, uzayda birbirine aynı fazda ve dik olan elektrik alanları ve manyetik alanlar tarafından yayılan salınımlı parçacık dalgalarıdır. Dalga şeklinde yayılan elektromanyetik alanlardır. Siyah bir cisim 700K'nin altında olduğunda siyah görünür, ancak bunun nedeni yalnızca 700K'nin altındaki bir siyah cisim tarafından yayılan radyasyon enerjisinin çok küçük olması ve radyasyon dalga boyunun görünür ışık aralığının dışında olmasıdır. Siyah cismin sıcaklığı yukarıdaki sıcaklıktan yüksekse siyah cisim artık siyah olmayacak, kırmızıya dönmeye başlayacak ve sıcaklık arttıkça turuncu, sarı, beyaz ve diğer renkler ortaya çıkacaktır. Çeliği örnek alırsak, artan sıcaklık sürecine göre sırasıyla kırmızı, turuncu ve sarıya döner. Sıcaklık 1300 santigrat dereceyi aştığında beyaz ve maviye dönmeye başlar. Siyah bir cisim beyaza döndüğünde büyük miktarda ultraviyole ışık da yayar.
Bunlar arasında birim alan başına düşen ışınım gücüne p denir, T mutlak sıcaklıktır ve σ bir sabittir. Güneş yaklaşık olarak siyah bir cisim olarak kabul edilebilir. İnsanlar güneş yüzeyinin birim alanı başına düşen ışınım gücünü metrekare başına 6×10^7 watt olarak ölçtüler. Yukarıdaki formüle göre güneşin yüzey sıcaklığının 5700 Kelvin yani 5153,7 santigrat derece olduğu sonucuna varılabilir. Bu, insanların güneşin yüzey sıcaklığını ilk kez hesaplayışı. .
Güneşin yüzey sıcaklığı gökyüzünde çok uzakta ölçülebildiğine göre, tam karşımızdaki insan vücudunun yüzey sıcaklığını ölçmek kolay olmaz mıydı? İşte biz bunu gördük. Personel ellerinde kızılötesi termometreyle bize ateş etti. Kızılötesi termometre, alındaki birim alan başına radyasyon gücünü toplayabilir ve vücut sıcaklığınızı ölçebilir. İnsan vücudunun sıcaklığı yaklaşık 37 derecedir ve yayılan elektromanyetik dalgalar esas olarak kızılötesi bantta yoğunlaşır, bu nedenle bu sıcaklık ölçüm yöntemine kızılötesi sıcaklık ölçümü denir. Bunu görünce kızılötesi termometrenin tek başına sıcaklığı ölçmek için kızılötesi ışınlar yaymadığını, insan vücudumuzun kızılötesi ışınlar yaydığını ve kızılötesi termometrenin bu kızılötesi ışınları topladığını anlıyoruz.
Silahı ateşlemekten sayıları göstermeye kadar ne gerekiyordu?
Artık kızılötesi termometrenin alındaki birim alan başına kızılötesi radyasyon gücünü topladığını ve ayrıca sıcaklığın formül aracılığıyla elde edilebileceğini de biliyoruz, peki sıcaklık değerinin ekranda görüntülenmesini nasıl sağlayabiliriz? Kızılötesi termometre optik sistem, fotoelektrik dedektör, sinyal yükseltici, sinyal işleme, ekran çıkışı ve diğer parçalardan oluşur. Optik sistem, hedef kızılötesi radyasyon enerjisini kendi görüş alanı içinde birleştirir ve kızılötesi enerji, fotodetektöre odaklanır ve karşılık gelen bir elektrik sinyaline dönüştürülür. Elektrik sinyali güçlendirilir, filtrelenir, analogdan dijitale dönüştürülür ve sinyal işleme için mikro denetleyiciye (silikon çip üzerine entegre edilmiş küçük ama eksiksiz bir mikro bilgisayar) gönderilir. Sıvı kristal ekran ünitesi ölçülen hedefin sıcaklık değerini gösterir.
