Hogyan működik az éjszakai látás?

Az emberek általában nagyon jól látnak nappal, mivel elegendő fény van a szemünk megbízható működéséhez. Éjszaka azonban a csökkent környezeti fény miatt a szemünk nem működik megfelelően. Ennek részbeni leküzdésére szemünk két különálló fényérzékeny cellát használ, az egyiket gyenge, a másikat pedig megfelelő megvilágítás mellett.

Kúpok és rudak

Szemünk nappal kúp alakú sejteket használ, ezek a kúpok nem különösebben érzékenyek a fényre, ezért éjszaka nem működnek jól. Az egyik dolog, amit a kúpok tesznek nekünk, hogy színben lássunk. Az embereknek három különböző típusú kúpjuk van, amelyek különböző módon reagálnak a fény különböző hullámhosszaira, és így színben látunk.

A másik típusú fényérzékeny sejt a szemünkben rúd alakú. A rudak sokkal érzékenyebbek a fényre, és elsősorban sötétben használják őket, mivel segítik a jobb látást. A rudak nem különösebben érzékenyek a színekre, ami az elsődleges oka annak, hogy a színek éjszaka sokkal kevésbé nyilvánvalóak.

A rúdsejtek egyetlen fényfotonra reagálhatnak, míg több tíz-száz foton aktiválja a kúpos sejtet, és ugyanazt a jelet küldi vissza az agyba.

Tipp: A foton egyetlen fényrészecske neve.

Passzív éjjellátó készülékek

Az éjjellátó szemüvegek azon az elven működnek, hogy érzékenyek a nagyon alacsony fényszintekre. A fotonok belépnek az objektívbe, és eltalálnak egy „fotokatódot”. A fotokatód elektronokat szabadít fel, amelyeket azután egy elektromágneses téren keresztül egy „mikrocsatorna lemezre” gyorsítanak. A mikrocsatorna lemez megsokszorozza az őt érő elektronokat, amelyeket aztán egy foszfor képernyő felé gyorsítanak. A foszfor képernyő azt a zöld árnyalatú éjjellátó képet hozza létre, amelyet a legtöbb ember ismer. A zöldet azért használják, mert ez az a szín, amelyre az emberi szem a legérzékenyebb.

A fotonok számának szorzására nem ismert közvetlen módszer, azonban ismertek a fotonok elektronokká alakítására, az elektronok számának megsokszorozására és az elektronok fotonokká való visszaalakítására. Ez a fajta éjszakai látás csak rosszul megvilágított környezetben működik, ahol a környezeti fényt fel kell erősíteni.

A hőkamerák infravörös fényt használnak, amely az ember számára láthatatlan. Ez jellemzően az infravörös spektrum hosszú hullámhosszú részében van, ahol a nagyjából szobahőmérsékletű tárgyak hőt bocsátanak ki.

Tipp: Az infravörös spektrum ezen „termikus” része 8 és 15 mikrométer közötti hullámhosszokat fed le (egy mikrométer a méter milliomod része). A forróbb tárgyak nagyobb energiájú infravörös sugárzást bocsátanak ki rövidebb hullámhosszon. A teljes infravörös spektrum a közeli infravörös 0,75 mikrométertől a távoli infravörösnél 1000 mikrométerig terjed. Összehasonlításképpen, a látható spektrum 0,4 és 0,7 mikrométer között változik az ibolya és a vörös fény esetében.

Az infravörös kamerák megkönnyítik a környezeti hőmérsékletnél melegebb vagy hidegebb tárgyak jelenlétének azonosítását. A hőképalkotás általában fekete-fehér vagy hamis színes kijelzőket használ. A fekete-fehér kijelzők jellemzően fehérrel emelik ki a forróbb tárgyak jelenlétét, tipikus példa erre a rendőrhelikopterre szerelt hőkamera, amely éjszaka követi a menekülő gyanúsítottakat. Ebben a példában a személy testhője melegebb, mint a környezeté, így könnyen észrevehető.

A hamis színű kijelzők az észlelt infravörös fény hullámhosszától függően hozzárendelnek egy színt, a melegebb tárgyakat pedig világosabb színekkel emelik ki. A hamis színű kijelzőket általában akkor használják, amikor hőkamerát próbálnak használni egy tárgy hőmérsékletének mérésére, mivel könnyebben azonosítható a hőmérséklet finomabb ingadozása.

Aktív éjjellátó készülékek

Egyes éjjellátó eszközök aktív megvilágítást használnak, hogy extra fényt biztosítsanak a hőkamera számára. Ez lényegében ugyanaz, mint egy fáklya megvilágítása, hogy láthassuk, azonban a használt fény az infravörös spektrumban van, így az ember számára láthatatlan. Az extra megvilágítás megkönnyíti a nagy felbontású infravörös képek készítését, ezért gyakran használják biztonsági kamerákkal együtt.