Come funziona la visione notturna?

Le persone in genere possono vedere molto bene durante il giorno poiché c'è abbastanza luce per consentire ai nostri occhi di funzionare in modo affidabile. Tuttavia, di notte la luce ambientale ridotta significa che i nostri occhi non funzionano altrettanto bene. Per combattere parzialmente questo, i nostri occhi utilizzano due cellule sensibili alla luce separate, una in condizioni di scarsa illuminazione e l'altra con illuminazione adeguata.

Coni e bacchette

I nostri occhi utilizzano cellule a forma di cono durante il giorno, questi coni non sono particolarmente sensibili alla luce e quindi non funzionano molto bene di notte. Una delle cose che i coni fanno per noi è farci vedere a colori. Le persone hanno tre diversi tipi di coni che reagiscono in modi diversi alle diverse lunghezze d'onda della luce e quindi ci lasciano vedere a colori

L'altro tipo di cellula fotosensibile nei nostri occhi è a forma di bastoncino. Le bacchette sono molto più sensibili alla luce e vengono utilizzate principalmente quando è buio poiché ci aiutano a vedere meglio. I bastoncelli non sono particolarmente sensibili al colore, motivo principale per cui i colori sono molto meno evidenti di notte.

I bastoncelli possono reagire a un singolo fotone di luce mentre da decine a centinaia di fotoni per attivare una cellula conica e inviare lo stesso segnale al cervello.

Suggerimento: Photon è il nome di una singola particella di luce.

Dispositivi di visione notturna passivi

Gli occhiali per la visione notturna funzionano secondo il principio della sensibilità a livelli di luce molto bassi. I fotoni entrano nell'obiettivo e colpiscono un "fotocatodo". Il fotocatodo rilascia elettroni che vengono poi accelerati attraverso un campo elettromagnetico su una "piastra a microcanali". La piastra a microcanali moltiplica gli elettroni che la colpiscono, che vengono poi accelerati verso uno schermo al fosforo. Lo schermo al fosforo genera l'immagine di visione notturna di colore verde con cui la maggior parte delle persone ha familiarità. Il verde viene utilizzato perché è il colore a cui gli occhi umani sono più sensibili.

Non esiste un metodo diretto noto per moltiplicare il numero di fotoni, tuttavia, esistono metodi noti per trasformare i fotoni in elettroni, moltiplicare il numero di elettroni e trasformare nuovamente gli elettroni in fotoni. Questo tipo di visione notturna funziona solo in ambienti scarsamente illuminati dove c'è luce ambientale da amplificare.

Le termocamere utilizzano la luce infrarossa invisibile all'uomo. Questo è tipicamente nella porzione a lunghezza d'onda lunga dello spettro infrarosso, dove gli oggetti a temperatura ambiente approssimativamente emettono calore.

Suggerimento: questa porzione "termica" dello spettro infrarosso copre lunghezze d'onda comprese tra 8 e 15 micrometri (un micrometro è un milionesimo di metro). Gli oggetti più caldi emettono radiazioni infrarosse di maggiore energia con lunghezze d'onda più corte. Lo spettro infrarosso complessivo varia da 0,75 micrometri per il vicino infrarosso, a 1000 micrometri per il lontano infrarosso. In confronto, lo spettro visibile varia da 0,4 a 0,7 micrometri rispettivamente per la luce viola e rossa.

Le termocamere a infrarossi facilitano l'identificazione della presenza di oggetti più caldi o più freddi rispetto alla temperatura ambiente. La termografia generalmente utilizza display in bianco e nero oa falsi colori. I display in bianco e nero in genere utilizzano il bianco per evidenziare la presenza di oggetti più caldi, un tipico esempio di ciò è una telecamera termica montata su un elicottero della polizia per tracciare i sospetti in fuga di notte. In questo esempio, il calore corporeo della persona è più caldo dell'ambiente circostante, il che rende facile individuarli.

I display a falsi colori assegnano un colore in base alla lunghezza d'onda della luce infrarossa rilevata, con gli oggetti più caldi evidenziati con colori più luminosi. I display a falsi colori vengono in genere utilizzati quando si tenta di utilizzare una termocamera per misurare la temperatura di un oggetto, poiché è più facile identificare variazioni di temperatura più sottili.

Dispositivi attivi per la visione notturna

Alcuni dispositivi per la visione notturna utilizzano l'illuminazione attiva per fornire luce supplementare da rilevare dalla termocamera. Questo è essenzialmente lo stesso che illuminare una torcia in modo che tu possa vedere, tuttavia, la luce utilizzata è nello spettro infrarosso e quindi è invisibile agli umani. L'illuminazione aggiuntiva aiuta a ottenere più facilmente immagini a infrarossi ad alta risoluzione e quindi viene spesso utilizzata in combinazione con le telecamere di sicurezza.