Как работи нощното виждане?

Хората обикновено виждат много добре през деня, тъй като има достатъчно светлина, за да могат очите ни да работят надеждно. Но през нощта намалената околна светлина означава, че очите ни не функционират добре. За да се преборим частично с това, очите ни използват две отделни светлочувствителни клетки, едната при слабо осветление, а другата с адекватно осветление.

Конуси и пръчки

Очите ни използват конусообразни клетки през деня, тези конуси не са особено чувствителни към светлина и затова не работят много добре през нощта. Едно от нещата, които конусите правят за нас, е да ни позволяват да видим в цвят. Хората имат три различни вида конуси, които реагират по различни начини на различни дължини на вълната на светлината и така те ни позволяват да видим в цвят

Другият тип фоточувствителни клетки в очите ни са пръчковидни. Пръчките са много по-чувствителни към светлина и се използват предимно когато е тъмно, тъй като ни помагат да виждаме по-добре. Пръчките не са особено чувствителни към цвета, което е основната причина цветовете да са много по-малко очевидни през нощта.

Пръчковидни клетки могат да реагират на един светлинен фотон, докато десетки до стотици фотони, за да активират конусна клетка и да изпратят същия сигнал обратно към мозъка ви.

Съвет: Фотонът е името на една частица светлина.

Пасивни устройства за нощно виждане

Очилата за нощно виждане работят на принципа, че са чувствителни към много ниски нива на светлина. Фотоните влизат в лещата и удрят "фотокатод". Фотокатодът освобождава електрони, които след това се ускоряват чрез електромагнитно поле до „микроканална плоча“. Микроканалната плоча умножава удрящите я електрони, които след това се ускоряват към фосфорен екран. Фосфорният екран генерира изображението за нощно виждане в зелено, което е познато на повечето хора. Зеленото се използва, защото това е цветът, към който човешките очи са най-чувствителни.

Няма известен директен метод за умножаване на броя на фотоните, но има известни методи за трансформиране на фотоните в електрони, умножаване на броя на електроните и трансформиране на електроните обратно във фотони. Този вид нощно виждане работи само в слабо осветени среди, където има околна светлина за усилване.

Термичните камери използват инфрачервена светлина, която е невидима за хората. Това обикновено е в дълговълновата част на инфрачервения спектър, където обектите с приблизително стайна температура излъчват топлина.

Съвет: Тази „термична“ част от инфрачервения спектър обхваща дължини на вълните между 8 и 15 микрометра (един микрометър е милионна част от метъра). По-горещите обекти излъчват инфрачервено лъчение с по-висока енергия с по-къси дължини на вълната. Общият инфрачервен спектър варира от 0,75 микрометра за близката до 1000 микрометра в далечната инфрачервена. За сравнение, видимият спектър варира от 0,4 до 0,7 микрометра съответно за виолетова до червена светлина.

Инфрачервените камери улесняват идентифицирането на наличието на по-горещи или по-хладни обекти от температурата на околната среда. Термичните изображения обикновено използват черно-бели или фалшиви цветни дисплеи. Черно-белите дисплеи обикновено използват бяло, за да подчертаят наличието на по-горещи обекти, типичен пример за това е термокамера, монтирана на полицейски хеликоптер, за проследяване на бягащи заподозрени през нощта. В този пример телесната топлина на човека е по-гореща от околната среда, което улеснява забелязването им.

Дисплеите с фалшиви цветове присвояват цвят в зависимост от дължината на вълната на откритата инфрачервена светлина, като по-горещите обекти се подчертават с по-ярки цветове. Дисплеите с фалшиви цветове обикновено се използват, когато се опитвате да използвате термокамера за измерване на температурата на обект, тъй като е по-лесно да се идентифицират по-фини вариации в температурата.

Активни устройства за нощно виждане

Някои устройства за нощно виждане използват активно осветление, за да осигурят допълнителна светлина за откриване на термокамерата. Това по същество е същото като светене на факла, така че да можете да видите, но използваната светлина е в инфрачервения спектър и така е невидима за хората. Допълнителното осветление помага да се улесни постигането на инфрачервени изображения с висока разделителна способност и затова често се използва заедно със охранителни камери.