體現(xiàn)到卡比身上就是,吃掉的食物從來不吐出去,沒有浪費(fèi)地全部自己消化掉。
那么,消化掉的東西,最后就變成了卡比體內(nèi)的熱量,也就是熱輻射(我們可以把它通俗地理解為溫度)。
于是這個(gè)從“電磁輻射”(光)到“熱輻射”(熱)的過程,就叫黑體輻射。
好了,知道了這個(gè)原理,現(xiàn)在新的問題來了——我們?cè)撛趺粗篮隗w吸進(jìn)去的“光”到底轉(zhuǎn)化成了多少“熱”呢?
這個(gè)問題自從17世紀(jì)牛頓發(fā)現(xiàn)三棱鏡光色散現(xiàn)象的時(shí)候就開始研究了,科學(xué)家們一直鉆研了數(shù)百年,終于在1900年的時(shí)候,馬克思·普朗克在德國(guó)物理學(xué)會(huì)上公布了靠譜的“黑體輻射定律公式”。
其中為了證明這一公式而引出的衍生品“量子力學(xué)”概念,順道成為了現(xiàn)代物理學(xué)的兩大基本支柱之一。
人類得到這個(gè)公式多不容易,看看它是用多少顏值換來的就知道了:
所以,為了讓這消耗掉的顏值不被辜負(fù),我們現(xiàn)在就了解一下這個(gè)公式,別看寫起來復(fù)雜,其實(shí)都是紙老虎,它所揭示的無(wú)非是光與溫度的關(guān)系——
你看如果把它畫成圖,是不是就好懂一些了?
怎么理解這個(gè)圖呢,這幾條線的走勢(shì)反映的是某個(gè)固定溫度(單位K/國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)溫度單位)下,不同波長(zhǎng)的熱輻射強(qiáng)度。
比如里面的6000K(5727°C),這是太陽(yáng)的溫度——于是根據(jù)黑體輻射定律公式,我們就能分別算出太陽(yáng)光中不同波長(zhǎng)(比如紅色、綠色、藍(lán)色、某段紅外線、某段紫外線……)的熱輻射能量(強(qiáng)度/I)是多少。
同理,如果我們知道某段光的熱輻射強(qiáng)度和光線波長(zhǎng),也可以算出其代表的“溫度”是多少了。
好的,我知道說到這很多同學(xué)還是想說“依然看不懂”,沒關(guān)系,這會(huì)兒看睡著的同學(xué)可以醒醒了,咱把理解難度繼續(xù)降維,下面才是重點(diǎn)。
我們只要看懂一點(diǎn),就是——高溫度下的黑體輻射強(qiáng)度,在任何一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi),都高于低溫度下的黑體輻射。
反映到圖里就是,1500℃的紅色高溫曲線,在每段波長(zhǎng)上強(qiáng)度都比1200℃的黃色曲線高:
紅外測(cè)溫儀就是根據(jù)這一特性設(shè)計(jì)出來的。
在這個(gè)理論基礎(chǔ)下,根據(jù)工程應(yīng)用所需的測(cè)量精度不同,紅外測(cè)溫儀有三種主要的設(shè)計(jì)方向。
其一,單色測(cè)溫法:利用單一波長(zhǎng)下的單色輻射強(qiáng)度比值來判斷溫度;
其二,雙色測(cè)溫法:測(cè)量被測(cè)物體在兩個(gè)波長(zhǎng)下的輻射強(qiáng)度比值的強(qiáng)度變化來判斷,這種方法比前者受外界影響更小,誤差也更?。?
其三,全輻射測(cè)溫法。
全輻射測(cè)溫法名字聽起來最牛逼,但其實(shí)是三種方法里精度相對(duì)最差的一種,不過優(yōu)勢(shì)就在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低。