Kuidas öönägemine töötab?

Inimesed näevad päevasel ajal tavaliselt väga hästi, kuna meie silmade töötamiseks on piisavalt valgust. Öösel aga tähendab vähenenud ümbritsev valgus, et meie silmad ei tööta nii hästi. Selle osaliseks vastu võitlemiseks kasutavad meie silmad kahte eraldi valgustundlikku rakku, millest üks on vähese valgusega ja teine ​​piisava valgustusega.

Koonused ja vardad

Meie silmad kasutavad päeval koonusekujulisi rakke, need koonused ei ole eriti valgustundlikud ja ei tööta seetõttu öösel eriti hästi. Üks asi, mida koonused meie jaoks teevad, on see, et laseme meil värviliselt näha. Inimestel on kolme erinevat tüüpi koonuseid, mis reageerivad erineval viisil erinevatele valguse lainepikkustele ja seega lasevad nad meil näha värvi

Teist tüüpi valgustundlikud rakud meie silmades on vardakujulised. Vardad on valguse suhtes palju tundlikumad ja neid kasutatakse peamiselt pimedal ajal, kuna need aitavad meil paremini näha. Vardad ei ole värvi suhtes eriti tundlikud, mis on peamine põhjus, miks värvid on öösel palju vähem nähtavad.

Varrasrakud võivad reageerida ühele valguse footonile, samas kui kümned kuni sadu footoneid aktiveerivad koonusraku ja saadavad sama signaali tagasi teie ajju.

Näpunäide: Footon on üksiku valgusosakese nimi.

Passiivsed öövaatlusseadmed

Öönägemisprillid töötavad põhimõttel, et nad on tundlikud väga vähese valguse suhtes. Footonid sisenevad objektiivi ja tabavad "fotokatoodi". Fotokatood vabastab elektronid, mis seejärel kiirendatakse läbi elektromagnetvälja "mikrokanaliplaadile". Mikrokanaliplaat korrutab seda tabavad elektronid, mis seejärel kiirendatakse fosforekraani suunas. Fosforekraan genereerib rohelise varjundiga öise nägemise pildi, mis on enamikule tuttav. Rohelist kasutatakse, kuna see on värv, mille suhtes on inimese silmad kõige tundlikumad.

Puudub teadaolev otsene meetod footonite arvu korrutamiseks, küll aga on teada meetodid footonite muutmiseks elektronideks, elektronide arvu korrutamiseks ja elektronide tagasi muutmiseks footoniteks. Seda tüüpi öine nägemine töötab ainult halvasti valgustatud keskkondades, kus on võimendada ümbritsevat valgust.

Soojuskaamerad kasutavad infrapunavalgust, mis on inimesele nähtamatu. Tavaliselt on see infrapunaspektri pika lainepikkusega osas, kus ligikaudu toatemperatuuril olevad objektid eraldavad soojust.

Näpunäide: see infrapunaspektri "termiline" osa katab lainepikkusi vahemikus 8 kuni 15 mikromeetrit (üks mikromeeter on miljondik meetrist). Kuumemad objektid kiirgavad suurema energiaga lühema lainepikkusega infrapunakiirgust. Üldine infrapunaspekter ulatub 0,75 mikromeetrist lähi-infrapuna puhul kuni 1000 mikromeetrini kaug-infrapunakiirguse korral. Võrdluseks, nähtav spekter varieerub vastavalt 0,4–0,7 mikromeetrit violetse ja punase valguse puhul.

Infrapunakaamerad võimaldavad hõlpsasti tuvastada ümbritsevast temperatuurist kuumemate või jahedamate objektide olemasolu. Termopildistamisel kasutatakse tavaliselt kas mustvalgeid või valevärvilisi kuvasid. Mustvalgetel ekraanidel kasutatakse kuumemate objektide kohaloleku esiletõstmiseks tavaliselt valget, tüüpiline näide sellest on politseihelikopterile paigaldatud termokaamera, mis jälgib öösel põgenevaid kahtlusaluseid. Selles näites on inimese kehasoojus ümbritsevast kuumem, mistõttu on teda lihtne märgata.

Valevärviekraanid määravad värvi sõltuvalt tuvastatud infrapunavalguse lainepikkusest, kusjuures kuumemad objektid tõstetakse esile heledamate värvidega. Valevärviekraane kasutatakse tavaliselt siis, kui proovitakse kasutada objekti temperatuuri mõõtmiseks termokaamerat, kuna on lihtsam tuvastada peenemaid temperatuurimuutusi.

Aktiivsed öövaatlusseadmed

Mõned öise nägemise seadmed kasutavad aktiivset valgustust, et pakkuda termokaamerale lisavalgust. See on sisuliselt sama, mis tõrviku valgustamine nii, et näete, kuid kasutatav valgus on infrapunaspektris ja seega inimestele nähtamatu. Täiendav valgustus aitab hõlpsamini saavutada kõrge eraldusvõimega infrapunapilti ja seetõttu kasutatakse seda sageli koos turvakaameratega.