趣味科学实验:N125. 看得见的热—热成像与夜视仪原理

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一【精彩视频】

只要温度不是绝对零度(零下273.15摄氏度)的物体,也就是所有物体,都会发出热辐射。红外热像仪可以检测物体释放出的红外线(检测波长在9-14微米),并将红外线强弱等信息转换成物体表面的温度,让我们直观地看到各种热现象。下面视频是在热像仪下的煎鸡蛋过程,你是否有新的发现?

△ 看得见的热 热像仪下煎鸡蛋


“看得见的热”是美丽科学正在制作的一个项目。我们使用高清红外热像仪捕捉生活中各种和热相关有趣现象。这就好比赋予观众一个新的超能力,让他们用一双新的眼睛来观察世界,激发观众提出问题并思考问题的答案。

如果觉得上面的视频太短,不过瘾,下面还有一些烧脑的图片:

△ 荷花是少数几种可以发热并调节“体温”的植物之一,照片是晚上拍摄的,明显可以看到荷花花苞的温度高于环境温度。有科学家解释荷花发热的一个可能原因高温是为某种甲壳虫提供一个舒适的环境,从而帮助荷花授粉。


△ 红外热像仪检测红外线波长为9-14微米,而可见光的波长为400-700纳米。物质对光(电磁波)的吸收、反射和透射性质和波长相关,比如在可见光下不透明的气球,在热成像中却变成了透明。对于9-14微米的红外线,玻璃是不透明的,所以热像仪的镜头有些是金属锗做的,看起来很科幻。


△ 可见光下(上图)与热像仪镜头里(下图)节能灯和白炽灯的比较。这里主要想展示的2点:1. 节能灯的功率明显低于白炽灯,但两个灯泡的亮度差不多(曝光时我们用了很高的快门速度,所以两盏灯看起来都比较暗)2. 白炽灯的表面温度明显高于荧光灯。


如果你觉得还是没看够,最后还有一个我们在三月份制作的宣传片:

△ 看得见的热 宣传片


二【 红外热成像仪原理】

红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图,这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。


三 【夜视仪原理】

只要温度不是绝对零度(零下273.15摄氏度)的物体,也就是所有物体,都会发出热辐射。温度越低,波长越长。一般室温时,为红外线。当温度为800度左右,辐射为可见光,就是为什么铁烧红了你能看到亮光。红外线我们是看不见的,晚上了,没有可见光,但是仍在辐射红外线,人和周围的树木的温度不同,辐射的红外线波长也不同。红外夜视仪的原理是将我们肉眼看不红外线转化成为可见光。因为辐射的红外线很弱,所以转化成的可见光也很弱。图像呈绿色是因为我们的眼睛对绿光感光性最敏感,而且不容易疲劳,这些都是使我们对弱光看得更清楚些。而且红光和绿光的区别就是波长不一样而已,很容易转变的。夜间模糊的图象→光电阴极(把光子转化为电子)→微通道板(通过高压使电子数量增加)→荧光屏(电子撞击一个具有磷光质涂层的屏幕)所以红外夜视仪看到的景象大多是绿色的。   


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