Лекція 1. Температура і світло

Визначення

Термографія – це спосіб перевірки електричного або механічного обладнання та будівель, шляхом отримання картини розподілу тепла. Цей метод контролю заснований на тому факті, що несправності більшості компонентів електричного та механічного обладнання зазвичай супроводжуються збільшенням температури. Це можуть бути, наприклад, ослаблені електричні з'єднання або зношені підшипники. Вивчаючи розподіл температури в експлуатованих компонентах системи, можна локалізувати місце несправності і оцінити її серйозність. Аналогічно, вивчаючи розподіл температури на поверхні конструкцій будівлі, можна виявити місця з пошкодженою або недостатньою теплоізоляцією, місця витоку або припливу повітря або протікання води.

Контрольно-вимірювальний прилад, який використовується при термографії, називається тепловізор, або інфрачервона камера. Це складний оптико-електронний пристрій, який вимірює інфрачервоне випромінювання від нагрітого об'єкта і створює його теплове зображення. Сучасний тепловізор - це портативний пристрій із зручними елементами керування. Завдяки тому, що використання тепловізора не потребує фізичного контакту з досліджуваним об'єктом, тепловізійне обстеження може проводитись на робочому обладнанні в нормальних експлуатаційних умовах без зупинок виробництва та додаткових втрат.

Кількість енергії, що випромінюється, залежить від температури об'єкта. Інфрачервоне випромінювання з довжиною хвилі від 700 нм до 1 мм майже повністю займає ділянку електромагнітного спектра, невидимого для людського ока. Тепловізор здатний виявити його, виміряти енергію та визначити температуру об'єкта без фізичного контакту.

Відповідно до закону Стефана-Больцмана існує кореляція між температурою тіла та інтенсивністю його інфрачервоного випромінювання. 

Тепловізор вимірює довгохвильове інфрачервоне випромінювання, отримане в межах поля огляду. За його величиною обчислюється температура об'єкта, що вимірюється.

Але перед тим, як почати вивчення фізики невидимого для людського ока випромінювання, спочатку спробуємо розібратися з фізикою процесу видимого світла.

Фізика світла

Світло - у фізичній оптиці електромагнітне випромінювання, яке сприймається людським оком. Як короткохвильова межа спектрального діапазону, займаного світлом, прийнята ділянка з довжинами хвиль у вакуумі 380-400 нм (750-790 ТГц), а як довгохвильова межа - ділянка 760-780 нм (385-395 ТГц).

У широкому сенсі, що використовується поза фізичною оптикою, світлом часто називають будь-яке оптичне випромінювання, тобто таке електромагнітне випромінювання, довжини хвиль якого лежать у діапазоні з приблизними межами від одиниць нанометрів до десятих часток міліметра. І тут у поняття «світло» крім видимого випромінювання включаються як інфрачервоне так і ультрафіолетове випромінювання.

Розділ фізики, у якому вивчається світло, називається оптика.

Також, особливо в теоретичній фізиці, термін світло може іноді виступати просто синонімом терміну електромагнітне випромінювання, незалежно від його частоти, особливо коли конкретизація не важлива, а хочуть, наприклад, використовувати більш коротке слово.

Сприйняття кольорів

Тепер слід визначити що таке колір.

Колір - якісна суб'єктивна характеристика електромагнітного випромінювання оптичного діапазону, що визначається на підставі виникаючого фізіологічного зорового відчуття яке залежить від ряду фізичних, фізіологічних і психологічних факторів. Сприйняття кольору визначається індивідуальністю людини, а також спектральним складом, колірним і яскравим контрастом з навколишніми джерелами світла, а також об'єктами, що не світяться.

Говорячи простою мовою, колір - це відчуття, яке отримує людина при попаданні їй у око світлових променів. Потік світла з тим самим спектральним складом викликає різні відчуття в різних людей через те, що у них відрізняються характеристики сприйняття ока, і у кожного "Їх колір" буде різним. Звідси випливає, що суперечки, «який колір насправді», безглузді — сенс має лише вимір того, яким є «насправді» склад випромінювання.