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金属製の面Aからの赤外線放射をできるだけ狭い範囲に集める方法について、下記の考えは成立しますか?
ケース1 面Aを半球面とすることで面Aからの放射赤外線を半球の中心部へ導く方法。
ケース2 平面状の面Aを複数の円形範囲に分割し、各々から凸レンズを用いて各焦点へ集める方法。

熱力学に詳しい方、教えてください。
よろしくお願いいます。

質問者からの補足コメント

  • うーん・・・

    そもそも前提に誤り?面A上の各点からの赤外線放射は並行線ではなく全方位に「乱放射」なので狭い範囲に集約することはできない?のでしょうか。

      補足日時:2024/12/28 13:32

A 回答 (5件)

面Aを点光源だとみなして、そこから(裏側は除いて)テンデな方向に放射される光線を集めることを考えると、回転楕円面鏡の一方の焦点にこの光源を置けば、もう一つの焦点に光が集まることになります。

また、平行光線に近いものを作るのなら放物面鏡を使う。一度平行光線にしてしまえば、これをレンズや放物面鏡で受けて集光できます。いずれにしても、面Aに面積がある分だけ誤差を伴うわけですが。
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この回答へのお礼

ありがとう

ありがとうございます。
全方位の放射であれば放物面でなく巨大な楕円面の方が適当ですね。
大変参考になりました。

お礼日時:2024/12/29 11:13

その赤外線放射というのは、何かの反射ではなく黒体放射みたいなもの?


なら足し合わせれば面に沿った放射と考えてよかったはずです。

赤外線も可視光も同じ電磁波なので、屈折率などは微妙に異なりますが(プリズムね)、同じに考えて良いです。
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この回答へのお礼

ありがとう

ありがとうございます。
面A上の点Pから全方位へ放射がある時、そのエネルギーは点Pを中心とする半球状に広がると思います。これらを二次元的な作図で積算すると(足し合わせると)確かに面Aの垂直方向へまとまるようにも思うのですが(chiha2525様のご指摘はこのことかとの理解の上で。間違っていたらすみません)、実際には各放射がベクトルなのでこれらを総合すると「面Aを中心」とする大きな半球状となるのか?とよく分からなくなりました。でもこの二つは結局同じこと??
専門外の不勉強でお恥ずかしいです。

お礼日時:2024/12/29 11:38

赤外線と可視光線は波長が違うのでレンズや反射鏡に使う材料が違うだけで、基本的考え方は同じです。

あなたの場合は幾何光学で十分です。
物体Aの表面の各点からは全方向に光が放射されています。その光を狭い範囲に集光するためには、レンズや反射鏡を使って、できるだけ広い範囲で光を拾って狭い範囲に集めます。つまりAの小さな像を作ります。簡単に言うと巨大口径の望遠鏡です。
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この回答へのお礼

ありがとう

ありがとうございます。
イメージできますね。

お礼日時:2024/12/29 11:09

No.1お礼欄>先端へは到達せず、結局は戻ってきてしまいます


そうなんですか。さすがに「ほぼ真横に行く」分は拾えないですか...
単純な鏡面では無理なんですかね

なら更に素人考えですが「壷形状」はどうでしょう。
横方向に散らばる赤外線を、100%は無理でも結構拾えそうな気が。
(100%望む他技術が要るでしょうが)

外観は不格好かもだし「そんな鏡面どうやって作るねん」な
二次技術も要りますが、まずは「理論の確立」が必要でしょう。

素人考えの「でも」ですが
先端にまで到達せずともある程度手前ならば...どうなんですかね?
いや、素人考えで申し訳ありません


>放物曲面状のコーンだと、確かに1点には集まりますが
「放射元が一点ならば」ですよね
そういう認識誤りが、考えが進まない原因かと。
発光(じゃないけど)は一点じゃないですよね

ここも詳しくないですけど、
光ファイバ入口まで来た光線なら方向はどうあれファイバ内に入るのでは?
そらファイバ断面での反射、特に鋭角なら反射しやすいとかあるだろうけど
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この回答へのお礼

ありがとう

ありがとうございます。
「まずは理論の確立」を。全く同感です。
前提の誤りや曖昧さをクリアにして引き続き検討してみます。

お礼日時:2024/12/28 16:11

全然詳しくないですが。



内面が鏡面なメガホン形状の反射板かぶせれば細い側先端に集まり、
そこに穴を開ければ取出せそうな気がします。

テーパー形状は鋭角に近い方が戻りにくいと思います。
音響でいう「無響室」のクサビ形状の原理。

集めた後少々遠方に誘導したいなら
赤外線用光ファイバを使うとか。

補足
>そもそも前提に誤り?面A上の各点からの赤外線放射は
>並行線ではなく全方位に「乱放射」なので
私もそう思います。いわば「面発光」状態。
直角近い横方向からも光ってるのが見えるでしょう。
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この回答へのお礼

ありがとう

ありがとうございます。
コーン状の集光器は作図してみると分かるのですが、先端へは到達せず、結局は戻ってきてしまいます。(描いてみて驚きましたが、、)
放物曲面状のコーンだと、確かに1点には集まりますが全方向からの集合なので光ファイバーでは拾えないようです。
やはり前提に無理があるようですね。
貴重なアドバイスをありがとうございました。

お礼日時:2024/12/28 15:22

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