體現到卡比身上就是,吃掉的食物從來不吐出去,沒有浪費地全部自己消化掉。
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,知道了這個原理,現在新的問題來了——我們該怎么知道黑體吸進去的“光”到底轉化成了多少“熱”呢?
這個問題自從17世紀牛頓發現三棱鏡光色散現象的時候就開始研究了,科學家們一直鉆研了數百年,終于在1900年的時候,馬克思·普朗克在德國物理學會上公布了靠譜的“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”概念,順道成為了現代物理學的兩大基本支柱之一。
人類得到這個公式多不容易,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,我們現在就了解一下這個公式,別看寫起來復雜,其實都是紙老虎,它所揭示的無非是光與溫度的關系——
你看如果把它畫成圖,是不是就好懂一些了?
怎么理解這個圖呢,這幾條線的走勢反映的是某個固定溫度(單位K/國際標準溫度單位)下,不同波長的熱輻射強度。
比如里面的6000K(5727°C),這是太陽的溫度——于是根據黑體輻射定律公式,我們就能分別算出太陽光中不同波長(比如紅色、綠色、藍色、某段紅外線、某段紫外線……)的熱輻射能量(強度/I)是多少。
同理,如果我們知道某段光的熱輻射強度和光線波長,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還是想說“依然看不懂”,沒關系,這會兒看睡著的同學可以醒醒了,咱把理解難度繼續降維,下面才是重點。
我們只要看懂一點,就是——高溫度下的黑體輻射強度,在任何一個波長范圍內,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,在每段波長上強度都比1200℃的黃色曲線高:
紅外測溫儀就是根據這一特性設計出來的。
在這個理論基礎下,根據工程應用所需的測量精度不同,紅外測溫儀有三種主要的設計方向。
其一,單色測溫法:利用單一波長下的單色輻射強度比值來判斷溫度;
其二,雙色測溫法:測量被測物體在兩個波長下的輻射強度比值的強度變化來判斷,這種方法比前者受外界影響更小,誤差也更小;
其三,全輻射測溫法。
全輻射測溫法名字聽起來最牛逼,但其實是三種方法里精度相對最差的一種,不過優勢就在于結構簡單,成本較低。