Infrapunalämpömittarien perusteoria
Vuonna 1672 havaittiin, että auringonvalo (valkoinen valo) koostuu valon eri väreistä, ja Newton päätteli, että yksivärisellä valolla on yksinkertaisempia ominaisuuksia kuin valkoisella valolla. Spekroskooppista prismaa käyttämällä auringonvalo (valkoinen valo) hajotetaan moniväriseksi monokromaattiseksi valoksi, kuten punainen, oranssi, keltainen, vihreä, syaani, sininen ja violetti. Vuonna 1800 brittiläinen fyysikko F W. Kun Huxle tutki valon eri värejä lämmön näkökulmasta, hän löysi infrapunasäteilyn. Tutkiessaan eri värien valon lämpöä hän peitti tarkoituksella pimeällä laudalla pimiön ainoan ikkunan ja avasi tauluun suorakaiteen muotoisen reiän, jonka sisään hän asensi jakoprisman. Kun auringonvalo kulkee prisman läpi, se hajoaa värillisiksi valovyöhykkeiksi, ja lämpömittarilla mitataan valovyöhykkeiden eri värien sisältämää lämpöä. Vertaakseen ympäristön lämpötilaan Herschel käytti useita lämpömittareita, jotka oli sijoitettu lähelle värillistä valokaistaa vertailua varten ympäristön lämpötilan mittaamiseen. Kokeessa hän törmäsi outoon ilmiöön: punaisen valokaistan ulkopuolelle sijoitetulla lämpömittarilla oli korkeampi lukema kuin muilla sisälämpötiloilla. Toistuvien kokeiden jälkeen niin kutsuttu korkean lämpötilan vyöhyke, jossa on eniten lämpöä, sijaitsee aina punaisen valon ulkopuolella valokaistan äärireunassa. Joten hän ilmoitti, että näkyvän valon lisäksi auringon lähettämässä säteilyssä on myös näkymätön "kuuma viiva", joka sijaitsee punaisen valon ulkopuolella ja jota kutsutaan infrapunaksi. Infrapuna on sähkömagneettinen aalto, jolla on sama olemus kuin radioaalloilla ja näkyvällä valolla. Infrapunan löytäminen on harppaus ihmisen ymmärtämisessä luonnosta, mikä avaa uuden ja laajan polun infrapunateknologian tutkimukselle, hyödyntämiselle ja kehittämiselle.
Infrapunasäteilyn aallonpituus on välillä 0.76-100 μM voidaan jakaa neljään luokkaan aallonpituusalueen perusteella: lähi-infrapuna, keski-infrapuna, kauko-infrapuna ja erittäin kauko-infrapuna. Sen sijainti sähkömagneettisten aaltojen jatkuvassa spektrissä on radioaaltojen ja näkyvän valon välisellä alueella. Infrapunasäteily on yleisin luonnossa esiintyvä sähkömagneettisen aaltosäteilyn tyyppi. Se perustuu siihen tosiasiaan, että mikä tahansa esine tavanomaisessa ympäristössä tuottaa omia molekyylejä ja atomeja epäsäännöllisessä liikkeessä ja säteilee jatkuvasti lämpöä infrapunaenergiaa. Mitä voimakkaammin molekyylit ja atomit liikkuvat, sitä suurempi on säteilyenergia, ja päinvastoin, sitä pienempi säteilyenergia.
Objektit, joiden lämpötila on yli absoluuttisen nollan, lähettävät infrapunasäteilyä oman molekyyliliikkeensä vuoksi. Muutettuaan kohteen säteilemän tehosignaalin infrapunatunnistimen kautta sähköiseksi signaaliksi, kuvantamislaitteen lähtösignaali voi täysin simuloida skannattavan kohteen pintalämpötilan spatiaalista jakautumista yksitellen. Sen jälkeen kun se on käsitelty elektronisella järjestelmällä, se välitetään näyttöruudulle, jotta saadaan lämpökuva, joka vastaa kohteen pintalämpöjakaumaa. Tällä menetelmällä voidaan saavuttaa kohteen etälämpökuvaaminen ja lämpötilamittaus sekä tehdä analyyseja ja arvioita.
