¿Cómo funciona la visión nocturna?

Por lo general, las personas pueden ver muy bien durante el día, ya que hay suficiente luz para que nuestros ojos funcionen de manera confiable. Sin embargo, por la noche, la luz ambiental reducida significa que nuestros ojos no funcionan tan bien. Para combatir parcialmente esto, nuestros ojos usan dos celdas sensibles a la luz separadas, una con poca luz y la otra con la iluminación adecuada.

Conos y varillas

Nuestros ojos usan células en forma de cono durante el día, estos conos no son particularmente sensibles a la luz y por lo tanto no funcionan muy bien por la noche. Una de las cosas que hacen los conos por nosotros es dejarnos ver en color. Las personas tienen tres tipos diferentes de conos que reaccionan de diferentes maneras a diferentes longitudes de onda de luz y por eso nos dejan ver en color.

El otro tipo de célula fotosensible en nuestros ojos tiene forma de varilla. Las varillas son mucho más sensibles a la luz y se utilizan principalmente cuando está oscuro ya que nos ayudan a ver mejor. Las varillas no son particularmente sensibles al color, que es la razón principal por la que los colores son mucho menos obvios por la noche.

Las células bastón pueden reaccionar a un solo fotón de luz, mientras que decenas a cientos de fotones activan una célula cónica y envían la misma señal a su cerebro.

Consejo: Fotón es el nombre de una sola partícula de luz.

Dispositivos de visión nocturna pasiva

Las gafas de visión nocturna funcionan según el principio de ser sensibles a niveles de luz muy bajos. Los fotones entran en la lente y golpean un "fotocátodo". El fotocátodo libera electrones que luego se aceleran a través de un campo electromagnético a una "placa de microcanal". La placa de microcanal multiplica los electrones que la golpean, que luego se aceleran hacia una pantalla de fósforo. La pantalla de fósforo genera la imagen de visión nocturna teñida de verde con la que la mayoría de la gente está familiarizada. Se utiliza el verde porque es el color al que los ojos humanos son más sensibles.

No existe un método directo conocido para multiplicar el número de fotones, sin embargo, existen métodos conocidos para transformar fotones en electrones, multiplicar el número de electrones y transformar los electrones nuevamente en fotones. Este tipo de visión nocturna solo funciona en entornos con poca iluminación donde hay luz ambiental para amplificar.

Las cámaras térmicas utilizan luz infrarroja que es invisible para los humanos. Esto se encuentra típicamente en la porción de longitud de onda larga del espectro infrarrojo, donde los objetos a temperatura ambiente emiten calor.

Consejo: esta porción “térmica” del espectro infrarrojo cubre longitudes de onda entre 8 y 15 micrómetros (un micrómetro es una millonésima parte de un metro). Los objetos más calientes emiten radiación infrarroja de mayor energía con longitudes de onda más cortas. El espectro de infrarrojos general oscila entre 0,75 micrómetros para el infrarrojo cercano y 1000 micrómetros para el infrarrojo lejano. En comparación, el espectro visible varía de 0,4 a 0,7 micrómetros para la luz violeta a roja, respectivamente.

Las cámaras infrarrojas facilitan la identificación de la presencia de objetos más calientes o más fríos que la temperatura ambiente. Las imágenes térmicas generalmente utilizan pantallas en blanco y negro o en falso color. Las pantallas en blanco y negro suelen utilizar el blanco para resaltar la presencia de objetos más calientes, un ejemplo típico de esto es una cámara térmica montada en un helicóptero de la policía para rastrear a los sospechosos que huyen por la noche. En este ejemplo, el calor corporal de la persona es más caliente que el entorno, lo que facilita su detección.

Las pantallas de colores falsos asignan un color según la longitud de onda de la luz infrarroja detectada, y los objetos más calientes se resaltan con colores más brillantes. Las pantallas de colores falsos se utilizan normalmente cuando se intenta utilizar una cámara térmica para medir la temperatura de un objeto, ya que es más fácil identificar variaciones más sutiles de temperatura.

Dispositivos de visión nocturna activa

Algunos dispositivos de visión nocturna utilizan iluminación activa para proporcionar luz adicional para que la detecte la cámara térmica. Esto es esencialmente lo mismo que encender una antorcha para que pueda ver, sin embargo, la luz que se usa está en el espectro infrarrojo y, por lo tanto, es invisible para los humanos. La iluminación adicional ayuda a que sea más fácil lograr imágenes infrarrojas de alta resolución, por lo que a menudo se usa junto con cámaras de seguridad.