Hvordan fungerer nattsyn?

Folk kan vanligvis se veldig godt på dagtid siden det er nok lys til at øynene våre kan fungere pålitelig. Men om natten betyr det reduserte omgivelseslyset at øynene våre ikke fungerer like godt. For å delvis bekjempe dette bruker øynene våre to separate lysfølsomme celler, en i svak belysning og den andre med tilstrekkelig belysning.

Kjegler og stenger

Øynene våre bruker kjegleformede celler i løpet av dagen, disse kjeglene er ikke spesielt følsomme for lys og fungerer derfor ikke særlig godt om natten. En av tingene som kjegler gjør for oss er å la oss se i farger. Folk har tre forskjellige typer kjegler som reagerer på forskjellige måter på forskjellige bølgelengder av lys, og så lar de oss se i farger

Den andre typen lysfølsomme celler i øynene våre er stavformet. Stengene er mye mer lysfølsomme og brukes først og fremst når det er mørkt da de hjelper oss å se bedre. Stenger er ikke spesielt følsomme for farger som er hovedårsaken til at farger er mye mindre tydelige om natten.

Staveceller kan reagere på et enkelt foton av lys, mens titalls til hundrevis av fotoner aktiverer en kjeglecelle og sender det samme signalet tilbake til hjernen din.

Tips: Foton er navnet på en enkelt partikkel av lys.

Passive nattsynsenheter

Nattsynsbriller fungerer etter prinsippet om å være følsomme for svært lave lysnivåer. Fotoner kommer inn i linsen og treffer en "fotokatode". Fotokatoden frigjør elektroner som deretter akselereres gjennom et elektromagnetisk felt til en "mikrokanalplate". Mikrokanalplaten multipliserer elektronene som treffer den, som deretter akselereres mot en fosforskjerm. Fosforskjermen genererer det grønnfargede nattsynsbildet som de fleste er kjent med. Grønn brukes fordi det er den fargen som menneskelige øyne er mest følsomme for.

Det er ingen kjent direkte metode for å multiplisere antall fotoner, men det er kjente metoder for å transformere fotoner til elektroner, multiplisere antall elektroner og transformere elektronene tilbake til fotoner. Denne typen nattsyn fungerer bare i dårlig opplyste omgivelser der det er omgivelseslys å forsterke.

Termiske kameraer bruker infrarødt lys som er usynlig for mennesker. Dette er vanligvis i den langbølgelengde delen av det infrarøde spekteret, der objekter med omtrent romtemperatur avgir varme.

Tips: Denne "termiske" delen av det infrarøde spekteret dekker bølgelengder mellom 8 og 15 mikrometer (en mikrometer er en milliondels meter). Varmere objekter sender ut høyere energi infrarød stråling med kortere bølgelengder. Det totale infrarøde spekteret varierer fra 0,75 mikrometer for nær-infrarødt, til 1000 mikrometer ved fjerninfrarødt. Til sammenligning varierer det synlige spekteret fra 0,4 til 0,7 mikrometer for henholdsvis fiolett til rødt lys.

Infrarøde kameraer gjør det enkelt å identifisere tilstedeværelsen av varmere eller kjøligere objekter enn omgivelsestemperaturen. Termisk bildebehandling bruker vanligvis enten svart-hvitt eller falske farger. Svart-hvitt-skjermer bruker vanligvis hvitt for å fremheve tilstedeværelsen av varmere objekter, et typisk eksempel på dette er et termisk kamera montert på et politihelikopter for å spore mistenkte på flukt om natten. I dette eksemplet er kroppsvarmen til personen varmere enn omgivelsene, noe som gjør det enkelt å oppdage dem.

Skjermer med falske farger tildeler en farge avhengig av bølgelengden til det detekterte infrarøde lyset, med varmere objekter uthevet med lysere farger. Skjermer med falske farger brukes vanligvis når du prøver å bruke et termisk kamera for å måle temperaturen til et objekt, da det er lettere å identifisere mer subtile variasjoner i temperaturen.

Aktive nattsynsenheter

Noen nattsynsenheter bruker aktiv belysning for å gi ekstra lys for termokameraet å oppdage. Dette er i hovedsak det samme som å skinne med en lommelykt slik at du kan se, men lyset som brukes er i det infrarøde spekteret og er derfor usynlig for mennesker. Den ekstra belysningen hjelper til med å gjøre det lettere å oppnå høyoppløselige infrarøde bilder og brukes derfor ofte sammen med sikkerhetskameraer.