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热成像原理揭秘:能否看到呼吸、放屁等气体活动?

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物理学领域大神镇楼


IP属地:河南1楼2025-12-15 06:04回复
    我们都知道热成像看的是红外线,在此前提下,有同学就会问,一般的微光夜视也可以看到红外线,他们有什么不同?微光夜视主要利用可见光,但是其接收外界光线的主要原件——微通道板可以同时对近红外波段产生响应,所以红外灯可以给夜视仪补光。而热成像则是完全利用红外线成像,为什么是红外线?为什么不用补光?什么东西都能看得到吗?这才是今天的正题


    IP属地:河南2楼2025-12-15 06:49
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      2025-12-23 06:40:51
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      物体为什么会发出红外线?省流:因为有黑体辐射的存在,而黑体辐射谱依赖于温度。地球上常见的温度,其刚好能使物体主要发出红外线,这也是通常所说的“有温度就会有红外线”,人类依靠这个特性才发明出热成像仪


      IP属地:河南3楼2025-12-15 07:36
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        以下是对黑体辐射的描述,不感兴趣可以跳过——什么是黑体?一种理想的,可以发射或不发射光线,但是绝不反射任何光线的物体,常见的太阳、灯泡的钨丝都可以近似成黑体。黑体如何发出光线呢?原因在于分子能级的变化。每个分子有各自能量,分子的振动、转动等等运动状态的改变会改变分子的能量情况,从高能级落回低能级就会放出光子,即高中所说的能级跃迁;而固体中因为分子热运动的存在,分子在其固有位置不断振动,不仅自己的能级不断变化,还会影响周围分子的运动/能级,这些能级变化的总和表现,就是黑体可以发出连续的、全频段的光谱。这些光谱有一个共同特点,在某个频率有最大发射率,但是光谱本身可以覆盖到任意频率——意味着低能量分子也可以发出高能量的光,并且谱线连续不断。这也是黑体辐射和分子特征谱线表观上的最大区别。那么不是黑体的物质有没有这样的特性呢?当然有,只要有分子热运动,就会有光辐射,只不过由于黑体不反射光线,所以用“黑体”来研究这种光辐射(即黑体辐射)最具有代表性。


        IP属地:河南4楼2025-12-15 07:41
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          干上直播啦?


          IP属地:四川5楼2025-12-15 08:05
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            那么问题来了,既然所有物体都会发出红外线,那岂不是所有物质都能通过热成像看到?这也是对热成像的常见误解——包括但不限于热成像看呼吸、看放屁等等。热成像看的是红外线,是光线,不是热量本身,热量会影响红外线的分布和强度,但是不意味着有热量就一定有能观测到的红外线。什么意思呢?热像仪看36度的人体非常清晰,但是看36度的空气却是完全透明,这是为什么?原因在于一般的空气,或者说绝大部分气体的发射功率非常非常小,几乎观测不到,原因在于气体分子本身就没有固定位置,产生黑体辐射的前提条件(详见上)非常微弱,导致热像仪根本看不到气体。而别说常温空气,就是火焰的非黑体辐射部分也是看不到的。下图是连续发射数百发子弹的pdx,可以看到护木的强烈发热和周围高温空气的对比——空气根本没有任何能观测到的迹象


            IP属地:河南6楼2025-12-15 08:25
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              而这些是热成像下各种活动的表现,可以看到热成像只对固体和高温液体敏感,各种活动中根本看不到事实存在的热气流,哪怕吹风机也是如此


              IP属地:河南7楼2025-12-15 08:59
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                那么巧了,镇楼大神@电磁猫 言之凿凿的视频是怎么来的呢?真有可以看到呼吸的热成像吗?答案是这跟呼吸就没有半点关系——先抛开视频不能p所以一定是真的不谈,原图中主角对着口罩大口深呼吸,短暂改变了口罩的温度,被大神理解成了气体的温度,甚至可以“判断有气还是没气”,然而事实上如果没有这层口罩,大神根本看不到任何变化


                IP属地:河南8楼2025-12-15 09:41
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                  2025-12-23 06:34:51
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                  而广为流传的热成像看放屁又是怎么一回事呢?答案花30秒就可以找到,根本是有人在整活


                  IP属地:河南9楼2025-12-15 09:59
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                    既然如此,高温空气真的不会被热成像,或者说红外成像技术看到吗?答案是否定的——如果温度够高、或者体积(厚度)足够庞大,再或者是某些特定气体分子,它们也可以产生仪器可见的连续红外辐射,比如大气辐射,在太空中可以看到数百公里厚的大气,就拥有了大量的发射窗口;或是极端高温,比如太阳本身是一团炽热等离子体(假如把他算进高温气体),在一般热成像中清晰可见;再或是二氧化碳分子、水分子等等,它们在红外波段有很高的敏感性,可以强烈吸收和发射间断的特征谱,体量足够的情况下也会有仪器可见的连续黑体辐射


                    IP属地:河南10楼2025-12-15 10:01
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                      总而言之,热成像极度依赖于物体的密度、体积或温度。常温,通常意义高温的低密度物质是军用民用热成像仪完全看不到的。镇楼大神还指出“热成像仪对特定频率有筛选,所以看得到呼吸气流”更是完全错误。同样的温度就只会拥有同一个黑体辐射谱,热成像只能区分的高密度物质的不同温度,哪怕是同温度的不同物质都区别不开,更别说根本无法成像的空气


                      IP属地:河南11楼2025-12-15 10:15
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                        人体辐射与黑体辐射的关系,热成像对人体辐射进行的“筛选”公式也在这里。


                        IP属地:江苏12楼2025-12-15 11:07
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                          自己好好看看,人体辐射有一个公式,这个公式不是我说的,是权威专家推出的公式,热成像设置的人体波长范围就是通过这个公式。


                          IP属地:天津13楼2025-12-15 11:37
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                            军用、医疗领域的热融合、热成像,对人体热量做了特别筛选,所以能高效的排除环境因素干扰。这个无需质疑,视频里即便没有口罩,脸部的温度变化也是呈现动态的,随着科技的进步,以前说不可能的事情,都会变成可能,你否认这些都是毫无意义。


                            IP属地:陕西14楼2025-12-15 11:47
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