1．従来のレーザ分光法による非接触温度測定

　温度を測定する方法は多岐にわたるが，筆者らの温度測定法は，ほかの温度計で校正する必要がない，いわゆるキャリブレーションフリー型で，かつ非接触型である．この章では，同じカテゴリーに属し，従来調べられてきた技術についてまず紹介する．

　気体温度を測定する方法として，原子や分子が特定の周波数の光を吸収する性質を利用したレーザ分光法がある．例として，分光法によって得られた1本の吸収スペクトル線のドップラー幅を解析する方法や，2本の吸収スペクトル線の吸収強度比を解析する方法などが挙げられる．

　さて，気体分子の運動形態には，自由に空間を飛び回る分子全体の並進運動のほか，分子自体の振動運動，回転運動という三つの形態がある．量子力学では，分子の振動・回転エネルギーは量子化され，離散的なエネルギー準位を持つ．このため分子はこれらの準位間のエネルギー差に対応した周波数の光を吸収したり，放出したりする．それらの遷移により現れる分子の吸収スペクトル線の中心周波数を精密に測定する精密分光法では，併せて，スペクトル線の形状に関する遷移強度や線幅をも求めることができる．

　熱力学的に平衡状態にある気体分子は，分子内部の各エネルギー状態に，ボルツマンの法則に基づいた分布をしている．並進の運動エネルギーはスペクトル線の横軸の線幅に現れる．線幅からは，マクスウェル・ボルツマンの速度分布則により，並進温度の情報が提供される．一方，振動・回転の運動エネルギーの分布状態はスペクトルの縦軸の強度に現れる．強度からは振動温度と回転温度の情報が得られる．次に，このスペクトル線幅と強度から温度を求める方法の一例を紹介する．