Com funciona la visió nocturna?

Les persones normalment poden veure molt bé durant el dia, ja que hi ha prou llum perquè els nostres ulls funcionin de manera fiable. Tanmateix, a la nit la llum ambiental reduïda fa que els nostres ulls no funcionin tan bé. Per combatre-ho parcialment, els nostres ulls utilitzen dues cèl·lules sensibles a la llum separades, una amb poca il·luminació i l'altra amb una il·luminació adequada.

Cons i varetes

Els nostres ulls utilitzen cèl·lules en forma de con durant el dia, aquests cons no són especialment sensibles a la llum i per tant no funcionen molt bé a la nit. Una de les coses que ens fan els cons és deixar-nos veure en color. Les persones tenen tres tipus diferents de cons que reaccionen de diferents maneres a diferents longituds d'ona de la llum i així ens deixen veure en color.

L'altre tipus de cèl·lula fotosensible dels nostres ulls té forma de vareta. Les varetes són molt més sensibles a la llum i s'utilitzen principalment quan és fosc ja que ens ajuden a veure millor. Les varetes no són especialment sensibles al color, la qual cosa és la raó principal perquè els colors són molt menys evidents a la nit.

Les cèl·lules del bastonet poden reaccionar a un sol fotó de llum, mentre que desenes o centenars de fotons per activar una cèl·lula de con i enviar el mateix senyal al cervell.

Consell: fotó és el nom d'una sola partícula de llum.

Dispositius de visió nocturna passiva

Les ulleres de visió nocturna funcionen segons el principi de ser sensibles a nivells de llum molt baixos. Els fotons entren a la lent i toquen un "fotocàtode". El fotocàtode allibera electrons que després s'acceleren a través d'un camp electromagnètic fins a una "placa de microcanal". La placa del microcanal multiplica els electrons que la colpejan, que després s'acceleren cap a una pantalla de fòsfor. La pantalla de fòsfor genera la imatge de visió nocturna de color verd que la majoria de la gent coneix. El verd s'utilitza perquè aquest és el color al qual són més sensibles els ulls humans.

No hi ha un mètode directe conegut per multiplicar el nombre de fotons, però, hi ha mètodes coneguts per transformar fotons en electrons, multiplicar el nombre d'electrons i transformar els electrons de nou en fotons. Aquest tipus de visió nocturna només funciona en entorns poc il·luminats on hi ha llum ambiental per amplificar.

Les càmeres tèrmiques utilitzen llum infraroja que és invisible per als humans. Això normalment es troba a la part de longitud d'ona llarga de l'espectre infraroig, on els objectes aproximadament a temperatura ambient emeten calor.

Consell: aquesta part "tèrmica" de l'espectre infraroig cobreix longituds d'ona entre 8 i 15 micròmetres (un micròmetre és una milionèsima part d'un metre). Els objectes més calents emeten radiació infraroja d'energia més alta amb longituds d'ona més curtes. L'espectre infraroig global oscil·la entre els 0,75 micròmetres per a l'infraroig proper i els 1.000 micròmetres per a l'infraroig llunyà. En comparació, l'espectre visible varia de 0,4 a 0,7 micròmetres per a la llum violeta i vermella, respectivament.

Les càmeres d'infrarojos permeten identificar fàcilment la presència d'objectes més calents o més freds que la temperatura ambient. La imatge tèrmica generalment utilitza pantalles en blanc i negre o en colors falsos. Les pantalles en blanc i negre solen utilitzar el blanc per ressaltar la presència d'objectes més calents, un exemple típic d'això és una càmera tèrmica muntada en un helicòpter de la policia per seguir els sospitosos que fugen de nit. En aquest exemple, la calor corporal de la persona és més calenta que l'entorn, per la qual cosa és fàcil detectar-la.

Les pantalles de colors falsos assignen un color en funció de la longitud d'ona de la llum infraroja detectada, i els objectes més calents es destaquen amb colors més brillants. Les pantalles de colors falsos s'utilitzen normalment quan s'intenta utilitzar una càmera tèrmica per mesurar la temperatura d'un objecte, ja que és més fàcil identificar variacions més subtils de temperatura.

Dispositius de visió nocturna activa

Alguns dispositius de visió nocturna utilitzen il·luminació activa per proporcionar llum addicional perquè la detecti la càmera tèrmica. Això és essencialment el mateix que enlluernar una torxa perquè pugueu veure, però, la llum que s'utilitza es troba en l'espectre infraroig i, per tant, és invisible per als humans. La il·luminació addicional fa que sigui més fàcil aconseguir imatges d'infrarojos d'alta resolució i, per tant, s'utilitza sovint juntament amb càmeres de seguretat.