Kuinka pimeänäkö toimii?

Ihmiset näkevät tyypillisesti erittäin hyvin päiväsaikaan, koska valoa riittää, jotta silmämme toimivat luotettavasti. Yöllä ympäristön valon väheneminen tarkoittaa kuitenkin sitä, että silmämme eivät toimi yhtä hyvin. Osittain tämän torjumiseksi silmämme käyttävät kahta erillistä valoherkkää kennoa, joista toinen on heikossa valaistuksessa ja toinen riittävän valaistussa.

Kartiot ja tangot

Silmämme käyttävät kartion muotoisia soluja päivällä, nämä kartiot eivät ole erityisen herkkiä valolle eivätkä siksi toimi kovin hyvin yöllä. Yksi asioista, joita käpyt tekevät hyväksemme, on antaa meidän nähdä värejä. Ihmisillä on kolme erilaista kartiotyyppiä, jotka reagoivat eri tavoin valon eri aallonpituuksiin, joten he antavat meidän nähdä värit

Toinen valoherkkä solu silmissämme on sauvan muotoinen. Tangot ovat paljon herkempiä valolle ja niitä käytetään ensisijaisesti pimeällä, koska ne auttavat meitä näkemään paremmin. Tangot eivät ole erityisen herkkiä väreille, mikä on ensisijainen syy siihen, että värit ovat paljon vähemmän ilmeisiä yöllä.

Sauvasolut voivat reagoida yhteen valon fotoniin, kun taas kymmenet tai satoja fotoneja aktivoida kartiosolun ja lähettää saman signaalin takaisin aivoihisi.

Vihje: Fotoni on yksittäisen valohiukkasen nimi.

Passiiviset yönäkölaitteet

Pimeänäkölasit toimivat periaatteella, että ne ovat herkkiä hyvin heikoille valotasoille. Fotonit tulevat linssiin ja osuvat "valokatodiin". Valokatodi vapauttaa elektroneja, jotka sitten kiihdytetään sähkömagneettisen kentän kautta "mikrokanavalevylle". Mikrokanavalevy moninkertaistaa siihen osuvat elektronit, jotka sitten kiihdytetään kohti loisteputkia. Fosforinäyttö tuottaa vihreän sävyisen pimeänäkökuvan, jonka useimmat ihmiset tuntevat. Vihreää käytetään, koska se on väri, jolle ihmisen silmät ovat herkimmät.

Ei ole tunnettua suoraa menetelmää fotonien määrän kertomiseksi, mutta tunnetaan menetelmiä fotonien muuntamiseksi elektroneiksi, elektronien lukumäärän kertomiseen ja elektronien muuntamiseen takaisin fotoneiksi. Tällainen pimeänäkö toimii vain huonosti valaistuissa ympäristöissä, joissa ympäristön valoa voi vahvistaa.

Lämpökamerat käyttävät ihmisille näkymätöntä infrapunavaloa. Tämä on tyypillisesti infrapunaspektrin pitkän aallonpituuden osassa, jossa suunnilleen huoneenlämpöiset esineet säteilevät lämpöä.

Vihje: Tämä infrapunaspektrin "terminen" kattaa aallonpituudet välillä 8-15 mikrometriä (yksi mikrometri on metrin miljoonasosa). Kuumemmat esineet lähettävät korkeamman energian infrapunasäteilyä lyhyemmillä aallonpituuksilla. Koko infrapunaspektri vaihtelee 0,75 mikrometristä lähi-infrapunasäteilyssä 1000 mikrometriin kauko-infrapunasäteilyssä. Vertailun vuoksi näkyvä spektri vaihtelee 0,4 - 0,7 mikrometristä violetin ja punaisen valon osalta.

Infrapunakameroiden avulla on helppo tunnistaa ympäristön lämpötilaa kuumempien tai kylmempien kohteiden läsnäolo. Lämpökuvauksessa käytetään yleensä joko mustavalkoisia tai vääriä värinäyttöjä. Mustavalkoiset näytöt käyttävät tyypillisesti valkoista korostamaan kuumempien esineiden läsnäoloa, tyypillinen esimerkki tästä on poliisihelikopteriin asennettu lämpökamera, joka jäljittää pakenevia epäiltyjä yöllä. Tässä esimerkissä henkilön kehon lämpö on ympäristöä lämpimämpää, joten hänet on helppo havaita.

Väärät värinäytöt määrittävät värin havaitun infrapunavalon aallonpituuden mukaan, ja kuumemmat kohteet korostetaan kirkkaammilla väreillä. Väärinvärisiä näyttöjä käytetään tyypillisesti yritettäessä käyttää lämpökameraa kohteen lämpötilan mittaamiseen, koska on helpompi tunnistaa hienovaraisemmat lämpötilan vaihtelut.

Aktiiviset yönäkölaitteet

Jotkut pimeänäkölaitteet käyttävät aktiivista valaistusta lisävalon tuottamiseksi lämpökameran havaitsemiseen. Tämä on pohjimmiltaan sama kuin taskulampun loistaminen niin, että näet, mutta käytetty valo on infrapunaspektrissä, joten se on näkymätön ihmisille. Ylimääräinen valaistus helpottaa korkearesoluutioisten infrapunakuvien ottamista, joten sitä käytetään usein yhdessä valvontakameroiden kanssa.