手機變身魔法之眼!只要1萬多就能入手的「熱能視覺化」驚奇世界 (FLIR ONE Pro)

我是科學訓練師桑子研。每天都是一場實驗。

你知道嗎?其實在我們的日常生活中,充滿了肉眼看不見的「光」。如果有一天,你能看見這些隱形的光,世界會變成什麼樣子呢?令人興奮的是,過去動輒要價數百萬日圓的專業設備,如今竟然縮小到可以放進口袋,而且價格也變得相當親民。這次,就帶大家一起看看,一位理科老師獲得這雙「魔法之眼」後的精彩實驗紀錄。

掌心大小的高性能熱成像儀

能將物體釋放的熱量可視化的熱成像儀(中~遠紅外線相機),現在居然只要五萬日圓左右就能入手!回想不久前,這還是只有專業機構才用得起、價格高到嚇人的設備,科技的進步真的令人驚嘆。這款相機只要直接插上智慧型手機的 Lightning 或 USB-C 接頭,就能立即使用。

FLIR one PRO(Amazon) 樂天

透視人體的「熱」真相

立刻把這台紅外線相機裝到手機上,來拍攝人物看看吧。你會發現,一個和日常完全不同的世界展現在眼前。 從影像中可以清楚看到,露出皮膚的部分呈現紅色,表示溫度較高。這裡特別值得注意的是「眼鏡」。與周圍皮膚相比,它顯得偏冷(帶點藍色)。這是因為眼鏡鏡片會吸收或反射從皮膚發出的紅外線。其實,我們的身體一直在釋放肉眼看不見的紅外線,但玻璃會阻擋這些光。

當物體因溫度不同而放射出的紅外線(電磁波)打到感測器時,會依強度讓電子釋放出來。透過分析這些電子數量,再將高溫區域標示為紅色、低溫區域標示為藍色,就能將「熱」轉換成可視化的影像。

橡皮擦畫出的「熱的軌跡」

這台相機還能捕捉日常動作中隱藏的能量變化。例如,在桌面上用橡皮擦來回摩擦看看。

真的超有趣!

用肉眼看,桌子完全沒有變化,但透過熱成像儀,就能看見看不見的能量流動。請看看下面這段影片,是用橡皮擦摩擦桌面的情況。

用力來回摩擦桌面之後……

透過熱成像來觀察當下……

摩擦產生的熱,在桌面上留下了一道鮮明的光痕。

捕捉爆發的熱!紙杯火箭實驗

接著來觀察化學能的變化。這是將酒精噴入罐中,用紙杯蓋住後點火的「紙杯火箭」實驗(詳細內容請看這裡)。

酒精燃燒時的火焰,在明亮環境中幾乎看不見。但使用熱成像儀,就能清楚看到爆炸瞬間劇烈擴散的熱。此外,爆炸結束後,空罐溫度上升、內部能量增加的狀態也能被精準捕捉。

追蹤能量的去向:鉛球實驗

物理課中學到的「能量守恆定律」,這次用實驗來驗證。觀察運動能如何因摩擦轉換成熱能。

把沉重的鉛球放進扭蛋殼中,讓它從斜坡滾下。由於重心改變,膠囊會慢慢滾動。

這是滾動前的溫度。

來滾動看看。
膠囊滾得很慢,代表原本應該轉化為較大運動能的能量,有一部分變成了摩擦所做的功。滾了三次後的結果如下:

溫度大約上升了1度。周圍變紅的部分,是我手碰過留下的體溫痕跡,請忽略。其實一開始用的是鋼珠,但因為鐵的比熱較大,不容易升溫,看不出變化。後來特地買了比熱較小的鉛重新挑戰,終於成功,努力沒有白費!

生物的奧秘也一覽無遺

這台相機在觀察動物時也很有用。對準青蛙或蜥蜴這類「變溫動物」,會發現它們幾乎融入背景,看不太出來。因為它們的體溫和環境相同,在紅外線世界中就像背景的一部分。從生物學角度來看,熱成像儀也是強大的工具。

熱成像儀能讓看不見的科學概念(例如熱與能量)變得直觀易懂,真的是非常優秀的教學工具。太有趣了,讓我忍不住自掏腰包買了一台。雖然價格對老婆保密中(笑),但能把這份驚喜分享給學生,絕對值得。順帶一提,這次介紹的是波長較長的中~遠紅外線,而像遙控器使用的近紅外線,其實用一般手機相機也能捕捉到。這個實驗也很有趣,推薦一定要試試看。

裏ワザ発見!iPhoneであることをすると赤外線が見える!(赤外線の世界をのぞいてみよう!)

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