Ako funguje nočné videnie?

Ľudia zvyčajne vidia veľmi dobre počas dňa, pretože je dostatok svetla na to, aby naše oči fungovali spoľahlivo. V noci však znížené okolité svetlo znamená, že naše oči nefungujú tak dobre. Aby sme tomu čiastočne zabránili, naše oči používajú dve samostatné bunky citlivé na svetlo, jednu pri slabom osvetlení a druhú s primeraným osvetlením.

Šišky a prúty

Naše oči používajú bunky v tvare kužeľa počas dňa, tieto čapíky nie sú obzvlášť citlivé na svetlo, a preto v noci nefungujú veľmi dobre. Jedna z vecí, ktoré pre nás šišky robia, je, že nám umožňujú vidieť farebne. Ľudia majú tri rôzne typy kužeľov, ktoré reagujú rôznymi spôsobmi na rôzne vlnové dĺžky svetla, a tak nám umožňujú vidieť farebne.

Iný typ fotosenzitívnych buniek v našich očiach má tvar tyčinky. Tyče sú oveľa citlivejšie na svetlo a používajú sa predovšetkým v tme, pretože nám pomáhajú lepšie vidieť. Tyčinky nie sú obzvlášť citlivé na farbu, čo je hlavný dôvod, prečo sú farby v noci oveľa menej zreteľné.

Tyčinkové bunky môžu reagovať na jeden fotón svetla, zatiaľ čo desiatky až stovky fotónov aktivujú kužeľovú bunku a posielajú rovnaký signál späť do vášho mozgu.

Tip: Fotón je názov pre jednu časticu svetla.

Pasívne prístroje nočného videnia

Okuliare na nočné videnie fungujú na princípe citlivosti na veľmi nízku úroveň osvetlenia. Fotóny vstupujú do šošovky a zasahujú „fotokatódu“. Fotokatóda uvoľňuje elektróny, ktoré sú potom urýchľované cez elektromagnetické pole na „mikrokanálovú platňu“. Mikrokanálová platňa znásobuje elektróny, ktoré na ňu dopadajú, ktoré sú potom urýchlené smerom k fosforovej obrazovke. Fosforová obrazovka vytvára zeleno tónovaný obraz nočného videnia, ktorý väčšina ľudí pozná. Zelená sa používa, pretože to je farba, na ktorú sú ľudské oči najcitlivejšie.

Nie je známa priama metóda na násobenie počtu fotónov, sú však známe metódy na transformáciu fotónov na elektróny, násobenie počtu elektrónov a transformáciu elektrónov späť na fotóny. Tento druh nočného videnia funguje iba v slabo osvetlenom prostredí, kde je potrebné zosilniť okolité svetlo.

Termálne kamery využívajú infračervené svetlo, ktoré je pre ľudí neviditeľné. Toto je zvyčajne v dlhovlnnej časti infračerveného spektra, kde približne objekty s izbovou teplotou vyžarujú teplo.

Tip: Táto „tepelná“ časť infračerveného spektra pokrýva vlnové dĺžky medzi 8 a 15 mikrometrami (jeden mikrometer je milióntina metra). Teplejšie objekty vyžarujú infračervené žiarenie s vyššou energiou s kratšími vlnovými dĺžkami. Celkové infračervené spektrum sa pohybuje od 0,75 mikrometra pre blízke infračervené žiarenie do 1000 mikrometrov pre vzdialené infračervené žiarenie. Na porovnanie, viditeľné spektrum sa pohybuje od 0,4 do 0,7 mikrometra pre fialové až červené svetlo.

Infračervené kamery uľahčujú identifikáciu prítomnosti teplejších alebo chladnejších predmetov, než je teplota okolia. Tepelné zobrazovanie vo všeobecnosti používa buď čiernobiele alebo falošné farby. Čiernobiele displeje zvyčajne používajú bielu farbu na zvýraznenie prítomnosti teplejších predmetov, typickým príkladom je termokamera namontovaná na policajnom vrtuľníku na sledovanie utekajúcich podozrivých v noci. V tomto príklade je telesné teplo osoby teplejšie ako okolie, takže je ľahké ju spozorovať.

Displeje s falošnými farbami priraďujú farbu v závislosti od vlnovej dĺžky detekovaného infračerveného svetla, pričom teplejšie objekty sú zvýraznené jasnejšími farbami. Displeje s falošnými farbami sa zvyčajne používajú pri pokuse použiť termokameru na meranie teploty objektu, pretože je ľahšie identifikovať jemnejšie zmeny teploty.

Aktívne prístroje nočného videnia

Niektoré zariadenia na nočné videnie využívajú aktívne osvetlenie na poskytnutie dodatočného svetla pre detekciu termokamery. Je to v podstate to isté, ako svietiť baterkou, aby ste videli, avšak použité svetlo je v infračervenom spektre, a preto je pre ľudí neviditeľné. Dodatočné osvetlenie pomáha zjednodušiť dosahovanie infračervených snímok s vysokým rozlíšením, a preto sa často používa v spojení s bezpečnostnými kamerami.