我們都知道要量人體體溫要用耳溫槍,你知道他的工作原理是甚麼嗎?

我們都知道耳溫槍要量耳朵那你知道為甚麼他不能量額頭嗎?

我們都知道紅外線是一種電磁波那你知道他在生活中有甚麼應用嗎?

你想知道宇宙會不會發出輻射以及宇宙背景輻射被發現的歷史呢?

假如你想知道有關於這些問題的回答那就讓我們繼續看下去吧!

We know use the ear thermometer to measure the body temperature ,

however, do you know what is the principle of it?

We all know use the ear thermometer to measure the temperature

inside the ear, however, do you know why we can』t measure

temperature of the forehead?

We all know that infrared is a kind of electromagnetic wave,

however , do you know what is the usage in everyday life?

Do you wonder that the universe emit the radiation whether or not?

And how find the cosmic background radiation?

If you want to know the answers to these questions then

let us continue to read on!

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二實驗原理:

2-1.<耳溫槍的原理>

耳溫槍在日常生活中是用來量測人體體溫的儀器
那你知道他的構照以及他的工作原理嗎?
他是利用人體所發出的紅外線經由訊號的轉換而得知的，
而為甚麼要量耳朵?是因為流過耳膜的血液會流過人體中樞，
所以它的溫度最能代表人體體溫。
耳溫槍是利用紅外線感測器偵測耳膜（相當於下視丘）
所發出的紅外線。

紅外線經波導管由焦電元件感應造成電壓差，
此電壓經過類比數位轉換器，轉換成數位信號之後並經環境溫度的校正，
就可測量溫度。
而能夠偵測耳朵是因為耳朵近似於黑體其所發出的紅外線
不會經過太多外界環境因素的干擾，
所以適合用來量測溫度而且比較準確

Ⅰ黑體

一個理想化的物體，它能夠吸收外來的全部電磁輻射，並且不會有任何的反射與透射。
則稱之為黑體
隨著溫度上升，黑體所輻射出來的電磁波與光線則稱做黑體輻射。
溫度與光譜的關係稱為」維恩位移定律 λT＝constant」

在實驗室內，研究者們可以模擬最靠近黑體的設備是大型空腔表面所開的一個小洞。
只要有光線射向這個小洞，光線便會在空腔內反射或者被空
腔內的牆壁所吸收，而只剩下微乎極微的光線可以再由洞口射出，亦即入射的光線
幾乎都被吸收了，而沒有反射。
而加熱此物體至某一溫度，觀察由小孔輻射出之光譜，
其光譜與在同一溫度之黑體（blackbody）所吸收輻射者完全相同，
且輻射出的光譜並不會受到材質有所影響

2-2.<紅外線感測器的原理>

當環境的熱輻射改變時，內部的熱釋電感測器偵測到溫度的變化

會產生電壓訊號，此訊號再傳送到喇叭，因而發出聲音。

熱釋電感測器(PIR):

感測器的元件主要是晶體可以自生產生極化(在材料兩面帶有大小相同，

符號相反的電荷，因此我們可以把它類比為電容)

上圖的P1、P2即為此元件。當環境溫度沒有改變時，

P1、P2會帶相同電荷，

再由上圖可知道P1、P2產生的電流會互相抵銷，

因此不會產生訊號。假設當P2偵測到的溫度高於P1時，

P2的電荷數目會多於P1，因此電流就可以產生。

菲涅爾透鏡:

菲涅爾透鏡的功用跟凸透鏡一樣都有聚焦的功能，相較於凸透鏡，

菲涅爾透鏡可節省材料使用量而同時達到聚焦效果

另外一個功能是產生交替的紅外輻射「明區」和「暗區」，

如下圖熱釋電紅外探測器置於菲涅爾透鏡的焦點上，

因此當有人在鏡前移動時，其輻射的紅外線就會不斷地從

「明區」移至「暗區」

傳到熱釋電探測元的紅外線便會時有時無，產生所要的脈衝訊號。

Ⅰ紅外線

先簡單說明紅外線

自然界中一切溫度高於絕對零度(- 273℃)的物體

都會不斷的輻射著紅外線

這種現象稱為熱輻射。紅外線是肉眼看不見的光波，

它是由物質內部的分子、原子運動所產生的電磁輻射，

是電磁頻譜的一部分，

其波段介於可見光與微波波段之間(0.75~1000 微米)

通常我們依波長把紅外光譜分成四個波段:近紅外光(0.75~1.5 微米)

中紅外光(1.5~4 微米)、遠紅外光(4~1000 微米)

一切物體都有其自身的紅外線輻射特性

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2-3.宇宙背景輻射

宇宙背景輻射的來源是因為宇宙誕生的霹靂大爆炸。

宇宙爆炸初期，處於劇烈高溫的狀態，隨著時間的進行

宇宙向外膨脹，溫度也越來越低

科學家並從理論上推論太空中宇宙經過爆炸，應該遺留下的痕跡，

亦即某種極弱的輻射，

它的強度所代表的溫度─應在攝氏零下二百六十八度左右。

在1964年得到驗證，經由兩位美國無線電天文學家

彭齊亞斯（Arno Penzias, 1933-和威耳遜（Robert Wilson, 1936-）

意外地發現了宇宙背景輻射的存在

宇宙充滿殘存的熱輻射，相當於溫度約為2.7 K的黑體輻射，

其峰值強度所對應的波長落在毫米的微波區域，

稱為宇宙背景輻射(cosmic background radiation)

宇宙背景輻射擁有高度各向同性的特性，

也就是從各個方向所偵測出來的結果都是相同的。

但是有些微的各向異性，也就是從各個方向量測出來的結果會不同。

(下圖中紅色代表溫度較高的區域，而藍色是代表較低的區域，

即使溫度有高低區分，但他們相差十萬分之一而已)

2-4紅移

西元1929年美國天文學家哈伯 (Hubble)利用光譜量測

遙遠星系的運動速度

發現光譜偏移向紅光的一端，我們稱為紅移(red shift)，

這代表星系正在遠離我們，而且距離越遠的星系，遠離的速度愈快。

假設星系距離 d，遠離的速度 V，則 V = H × d 　──此即哈伯定律

(H 為哈伯係數= 75 km/s/Mpc)

2-5.紅外線攝溫影像術

原理

利用銻化銦（InSb）或碲化鎘汞劑（HgCdTe）之半導體偵測器接收由人體散發之熱量，溫度
愈高散發之熱量愈大，偵測器接收之熱產生小電壓經由低頻放大器將電壓放大，並藉由影像
轉換管將放大之電壓（紅外線光譜）轉換成數據化之資料，依光譜波長之長短配上不同之顏
色，以線狀將體表之溫度用二渡空間明顯的顏色顯示於螢幕上，由顏色的不同可明顯看出病
灶處並精確測量出溫度之高低，以視覺代替感覺，幫助醫師和病患瞭解疼痛病灶處和程度，
有助於疾病之診療。

優點方面:
1.檢查時不直接接觸病患可避免病人之細菌感染。
2.紅外線來自人體散發之熱線中，不具傷害性。
3.檢查操作簡便，病患不須特殊準備。

缺點方面:
1.容易受環境及個體因素之影響與干擾，而影響檢查數值。
2.體表之溫度因人、因時、因地而異，沒有參考值。
3.檢查時檢查部位必須除去任何衣物，對病患及檢查者均有不便。