Czym są optyka na podczerwień?
Optyka na podczerwień to urządzenia zdolne do rejestrowania, wyświetlania lub emitowania promieniowania podczerwonego (IR). Środki, za pomocą których takie instrumenty gromadzą tę niewidzialną energię, są zazwyczaj optyczne, zakrzywione szkło, które skupia się na źródle docelowym. Optyka to jednak nie jedyne środki. Technologia IR to przede wszystkim rozwinięcie medium czujnikowego i wyświetlacza analitycznego.
Podczerwień to promieniowanie elektromagnetyczne tuż poza ludzkim zakresem tak zwanego widma widzialnego od fioletu do czerwieni. Jego długość fali - pomiar od szczytu do szczytu dowolnej fali energii - jest dłuższy niż czerwony. Fale podczerwieni to zarówno odbicia zwykłego światła od obiektów, jak i emisje z obiektów generujących ciepło. Jest powszechnie stosowany zamiennie z terminem „promieniowanie cieplne”.
Ludzkie oko jest urządzeniem optycznym, które faktycznie „widzi” promienie podczerwone. Jednak czujnik - warstwa wrażliwych na światło komórek w oku zwanych siatkówką - nie może wykryć promieni podczerwonych. Wynalezienie aparatu było po prostu mechaniczną replikacją oka. Fotografowanie w podczerwieni było możliwe dzięki czujnikowi, arkuszowi tworzywa sztucznego pokrytemu wrażliwymi na światło chemikaliami i dodatkowo pokrytemu substancją chemiczną, która wykrywa i blokuje przepływ promieni podczerwonych.
Nowoczesna optyka na podczerwień jest stosowana w wielu zastosowaniach wojskowych, przemysłowych i naukowych. Są również stosowane w wielu gadżetach konsumenckich. Ręczne piloty zdalnego sterowania emitują impulsy światła podczerwonego zogniskowane przez małą soczewkę w kierunku urządzeń takich jak telewizory wyposażone w czujniki. Bezkontaktowe termometry kuchenne na podczerwień skupiają promieniowanie podczerwone emitowane przez żywność i inne gorące przedmioty gospodarstwa domowego na czujniku w celu konwersji na odpowiedni wyświetlacz temperatury. Zewnętrzne filtry blokujące światło podczerwone są dostępne dla aparatów cyfrowych.
Jednym z wojskowych zastosowań optyki na podczerwień jest pocisk „szukający ciepła”, który wykrywa sygnaturę w podczerwieni celu, takiego jak wylot samolotu wroga i automatycznie manewruje lotem pocisku w jego kierunku. Innym dobrze znanym produktem optycznym, dostępnym również dla innych zawodów, są gogle lub lornetki „noktowizyjne”. Modele wojskowe mogą widzieć źródła podczerwieni. Jednak większość modeli komercyjnych nie jest prawdziwymi urządzeniami na podczerwień i wykorzystuje jedynie podstawową technologię wzmacniania światła widzialnego.
W swoim najbardziej podstawowym celu technologia podczerwieni polega na wykrywaniu i analitycznym wyświetlaniu ciepła, które ludzie mogą brutalnie odczuwać, ale nie widzą. Optyka na podczerwień jest najczęściej stosowana w termografii, wyświetlaniu graficznym lub rejestrowaniu różnic temperatur. Kamera jest zbudowana z szeregu czujników podczerwieni, których zebrane dane są digitalizowane i przesyłane do komputera. Komputer analizuje informacje i rekonstruuje wyświetlany obraz w stopniowanej reprezentacji widocznych kolorów, którą człowiek może łatwo zinterpretować. Termografia służy do badania rozpraszania ciepła u zwierząt biologicznych lub układów mechanicznych, a także do analizy integralności i naprężeń materiałów konstrukcyjnych.
Najbardziej złożona i precyzyjna optyka IR znajduje się w teleskopach astronomicznych. Niektóre krążą wokół satelitów skierowanych w kierunku Ziemi w celu badania klimatu. Wszystkie znajdują się na dużych wysokościach, na przykład na szczytach górskich lub na pokładzie samolotów odrzutowych, ponieważ para wodna w atmosferze łatwo pochłania promieniowanie podczerwone. Ich technologiczne wyrafinowanie jest potrzebne częściowo, aby zobaczyć bardzo odległe i słabe obiekty. Są one również zaprojektowane do izolacji gorącego promieniowania podczerwonego od gwiazd i innych obiektów gwiezdnych do analizy - to znaczy, aby wyeliminować wszelkie inne promieniowanie, w tym światło widzialne.