Kako deluje nočni vid?

Ljudje običajno zelo dobro vidijo podnevi, saj je dovolj svetlobe, da naše oči delujejo zanesljivo. Vendar ponoči zmanjšana osvetlitev okolice pomeni, da naše oči ne delujejo dobro. Za delni boj proti temu naše oči uporabljajo dve ločeni svetlobno občutljivi celici, eno pri šibki svetlobi in drugo z ustrezno osvetlitvijo.

Stožci in palice

Naše oči podnevi uporabljajo celice v obliki stožca, ti stožci niso posebej občutljivi na svetlobo in zato ponoči ne delujejo dobro. Ena od stvari, ki jih stožci naredijo za nas, je, da vidimo v barvah. Ljudje imamo tri različne vrste stožcev, ki različno reagirajo na različne valovne dolžine svetlobe in nam tako omogočajo, da vidimo barve

Druga vrsta fotoobčutljivih celic v naših očeh je paličasta. Palice so veliko bolj občutljive na svetlobo in se uporabljajo predvsem v temi, saj nam pomagajo bolje videti. Palice niso posebej občutljive na barvo, kar je glavni razlog, da so barve ponoči veliko manj očitne.

Paličaste celice lahko reagirajo na en sam foton svetlobe, medtem ko na desetine do stotine fotonov aktivirajo stožčasto celico in pošljejo isti signal nazaj v možgane.

Nasvet: foton je ime za en delček svetlobe.

Pasivne naprave za nočno opazovanje

Očala za nočno opazovanje delujejo po principu občutljivosti na zelo nizko svetlobo. Fotoni vstopijo v lečo in udarijo v "fotokatodo". Fotokatoda sprošča elektrone, ki se nato pospešujejo skozi elektromagnetno polje do "mikrokanalne plošče". Mikrokanalna plošča pomnoži elektrone, ki udarijo nanjo, ki se nato pospešijo proti fosfornemu zaslonu. Fosforni zaslon ustvari zeleno obarvano sliko nočnega vida, ki jo pozna večina ljudi. Zelena se uporablja, ker je to barva, na katero so človeške oči najbolj občutljive.

Ni znane neposredne metode množenja števila fotonov, vendar so znane metode za pretvorbo fotonov v elektrone, pomnoževanje števila elektronov in preoblikovanje elektronov nazaj v fotone. Ta vrsta nočnega vida deluje samo v slabo osvetljenih okoljih, kjer je potrebna osvetlitev okolice.

Termalne kamere uporabljajo infrardečo svetlobo, ki je človeku nevidna. To je običajno v dolgovalovnem delu infrardečega spektra, kjer predmeti približno sobne temperature oddajajo toploto.

Nasvet: Ta "toplotni" del infrardečega spektra pokriva valovne dolžine med 8 in 15 mikrometri (en mikrometer je milijoninka metra). Bolj vroči predmeti oddajajo infrardeče sevanje višje energije s krajšimi valovnimi dolžinami. Celoten infrardeči spekter se giblje od 0,75 mikrometrov za bližnje infrardeče do 1000 mikrometrov za daljno infrardečo. Za primerjavo, vidni spekter variira od 0,4 do 0,7 mikrometra za vijolično oziroma rdečo svetlobo.

Infrardeče kamere olajšajo prepoznavanje prisotnosti bolj vročih ali hladnejših predmetov od temperature okolja. Toplotno slikanje običajno uporablja črno-bele ali lažne barvne zaslone. Črno-beli zasloni običajno uporabljajo belo za poudarjanje prisotnosti bolj vročih predmetov, tipičen primer tega je termalna kamera, nameščena na policijski helikopter za sledenje osumljencem, ki bežijo ponoči. V tem primeru je telesna toplota osebe bolj vroča od okolice, zato jo je enostavno opaziti.

Zasloni z lažnimi barvami dodelijo barvo glede na valovno dolžino zaznane infrardeče svetlobe, pri čemer so bolj vroči predmeti poudarjeni s svetlejšimi barvami. Zasloni z lažnimi barvami se običajno uporabljajo, ko poskušamo uporabiti termalno kamero za merjenje temperature predmeta, saj je lažje prepoznati bolj subtilne razlike v temperaturi.

Aktivne naprave za nočno opazovanje

Nekatere naprave za nočno opazovanje uporabljajo aktivno osvetlitev, da zagotovijo dodatno svetlobo za zaznavanje termalne kamere. To je v bistvu enako kot svetiti baklo, tako da lahko vidite, vendar je uporabljena svetloba v infrardečem spektru in je tako nevidna za ljudi. Dodatna osvetlitev pomaga olajšati doseganje infrardečih slik visoke ločljivosti, zato se pogosto uporablja v povezavi z varnostnimi kamerami.