Почему нагретое тело излучает инфракрасные волны
Внутри любого предмета атомы и молекулы непрерывно движутся и колеблются. Чем выше температура, тем в среднем энергичнее это движение. Заряженные частицы в веществе при этом взаимодействуют с электромагнитным полем и испускают волны. У предметов обычной температуры значительная часть такого излучения приходится на инфракрасный диапазон — невидимый для человеческого глаза.
Это не особая «тепловая субстанция», а один из видов электромагнитного излучения, как видимый свет или радиоволны. Различие между ними — в длине волны и частоте. Инфракрасные волны длиннее видимых, поэтому глаз на них не реагирует.
Как тепло становится сигналом
Инфракрасное излучение переносит энергию. Если оно поглощается другим предметом, энергия усиливает движение его частиц — предмет нагревается. Так солнечный свет согревает кожу, а тепловизор обнаруживает людей: его датчик улавливает инфракрасное излучение и превращает различия в сигнал в изображение.
При повышении температуры тело излучает интенсивнее, а максимум его излучения смещается к более коротким волнам. Поэтому раскалённый металл сначала может казаться красным, а при дальнейшем нагреве — светиться ярче и ближе к белому. Инфракрасное излучение при этом не исчезает: оно продолжает испускаться наряду с видимым светом.
Почему излучение не всегда доходит до нас
На пути волны могут поглотиться или отразиться. Воздух для многих инфракрасных волн в целом прозрачен, но водяной пар и некоторые газы поглощают отдельные участки диапазона; стекло тоже пропускает не всё инфракрасное излучение. Поэтому тепловизор обычно не «видит сквозь стену»: он регистрирует излучение от поверхности, обращённой к прибору, а не тепло за преградой.
Именно сочетание излучения, поглощения и препятствий определяет, что зарегистрирует датчик. Невидимое тепло может пересекать комнату без видимого луча — пока поверхность или прибор не поглотит его и не превратит в измеримый сигнал.
