Věda a technika v pozadí
Termokamera
Teorie
Termokamera v Techmanii představuje bezkontaktní způsob měření teplot, který využívá principu detekce tepelného záření. Teoreticky tepelné záření popisuje teorie absolutně černého tělesa. Černé těleso dokonale pohlcuje veškerou energii, která na těleso dopadá. Nedochází k žádnému odrazu záření, takže za nízké teploty se nám jeví dokonale černé. Vlastnostem černého tělesa se nejvíce blíží dutina, jejíž vnitřní povrch tvoří matná černá plocha. Když otvorem v dutině pronikne dovnitř elektromagnetické záření, tak se při opakovaných odrazech od stěn dutiny veškerá energie záření pohltí. Otvor dutiny se pak jeví jako černý. Příkladem černého tělesa je i zornice, která se nám jeví jako úplně černá, ačkoli optické prostředí za ní (čočka a sklivec) je dokonale průhledné. Světlo, které vstupuje zornicí do oka, se uvnitř téměř všechno pohltí. Z oka pak nevystupuje žádné odražené záření a jeho vstupní otvor se nám jeví černý. Ze stejného důvodu jsou černá nebo alespoň tmavá při pohledu z ulice také okna bez záclon.
Teoreticky se jako první pokusil problém záření černého tělesa popsat Josef Stefan v roce 1879 a dospěl k výsledku, že každé těleso o teplotě vyšší než 0 K vyzařuje do prostoru elektromagnetické záření, jehož vlastnosti souvisí s teplotou povrchu. Josef Stefan formuloval tento zákon už v roce 1879 a dospěl k výsledku, že vyzářená energie dutiny je úměrná čtvrté mocnině teploty T.
kde σ = 5,6704 · 10–8 W m–2 K–2 je Stefan–Boltzmannova konstanta. Stefanův zákon neřeší problém černého tělesa úplně. O to se pokusil v roce 1896 Wilhelm Wien, který tvrdil, že se největší zářivost černého tělesa při vzrůstající teplotě posouvá ve spektru ke kratším vlnovým délkám. Potvrzuje to spojnice vrcholů křivek. Závislost se nazývá Wienův posunovací zákon
kde b = 2,9 · 10–3 m K. Na základě těchto poznatků můžeme odhadnout teplotu slunečního povrchu: Slunce s největší intenzitou vyzařuje žlutozelené světlo a tomu odpovídá teplota 5770 °C.
Radiotermometr, pyrometr nebo termokamera pracují na stejném principu a skládají se z optického systému, který soustřeďuje záření na snímací prvek. Ten mění na principu fotoemise dopadající záření ve zvoleném frekvenčním spektru na elektrický signál. Výstupem radiotermometru je buď údaj o teplotě nebo snímek na termokameře, kde zobrazované barvy nejsou reálné, ale odpovídají určitým teplotám. Výsledkem měření je pak termogram, který je vždy doplněný stupnicí přiřazující barevnou škálu číselným hodnotám teploty.
Bezkontaktní termografie se používá k diagnostice, např. při lokalizaci ložisek patologických změn, které jsou doprovázeny změnou teploty na povrchu těla. Jedná se zejména o různá zánětlivá onemocnění, nádory, onemocnění cévního systému spojená se změnou prokrvení, onemocnění nervového systému apod.
Zánětlivé ložisko je značně teplejší (znázorněno červeně) než ostatní tkáň.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Thermography Clinic Mississauga West Inc. Under Creative Commons.
