Πώς μπορούμε να μετράμε τη θερμοκρασία από απόσταση;

Έχω δει να μετράται η θερμοκρασία αντικείμενων από απόσταση, με τη βοήθεια ενός ειδικού οργάνου, το οποίο εκπέμπει στο αντικείμενο μια ακτίνα λέιζερ. Πώς μπορεί μια ακτίνα λέιζερ να μετράει τη θερμοκρασία;

Η συσκευή αυτή ονομάζεται θερμόμετρο υπέρυθρης ακτινοβολίας, και υπάρχει σε πολλές παραλλαγές – όλες βασισμένες στην ίδια αρχή λειτουργίας. Μετράει την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από οποιοδήποτε σώμα. Η ακτίνα λέιζερ που διαθέτουν ορισμένα υπέρυθρα θερμόμετρα χρησιμεύει απλώς στο να προσδιορίζουμε με ακρίβεια το αντικείμενο του οποίου επιθυμούμε να μετρήσουμε τη θερμοκρασία, και ως εκ τούτου δεν είναι αναγκαία για τη λειτουργία του θερμομέτρου.

Το 1879, ο Αυστριακός φυσικός Joseph Stefan διαπίστωσε ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπει ένα αντικείμενο εξαρτάται από τη θερμοκρασία του. Πιο συγκεκριμένα, η ακτινοβολία του, και μαζί και το υπέρυθρο τμήμα της, αυξάνεται κατ’ αναλογία προς την απόλυτη θερμοκρασία –δηλαδή το πλήθος των βαθμών πάνω από το απόλυτο μηδέν– στην τέταρτη δύναμη. Ένα υπέρυθρο θερμόμετρο συλλαμβάνει την ακτινοβολία, και κατόπιν ένας μικρός υπολογιστής «μεταφράζει» την ακτινοβολία σε θερμοκρασία. Η μέθοδος αυτή είναι ακριβής και γρήγορη, και χρησιμοποιείται, μεταξύ άλλων, για τη μέτρηση της θερμοκρασίας αντικειμένων που βρίσκονται εν κινήσει. Καθώς δεν υπάρχει άμεση επαφή μεταξύ θερμομέτρου και αντικειμένου, η μέθοδος έχει πλεονεκτήματα από απόψεως υγιεινής, και αυτός είναι ένας από τους λόγους που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας των τροφίμων.

Το μειονέκτημα είναι ότι ένα υπέρυθρο θερμόμετρο μετρά μόνο την επιφανειακή θερμοκρασία ενός αντικειμένου. Επιπλέον, ενδέχεται να προκύψει σφάλμα μέτρησης όταν εστιάζουμε το όργανο σε λείες και ανακλαστικές επιφάνειες. Η ακρίβεια των μετρήσεων μπορεί επίσης να επηρεαστεί από τη θερμότητα άλλων αντικειμένων που βρίσκονται κοντά.