야간 투시경은 어떻게 작동합니까?

우리의 눈이 안정적으로 작동하기에 충분한 빛이 있기 때문에 사람들은 일반적으로 주간에 매우 잘 볼 수 있습니다. 그러나 밤에 주변 조명이 감소하면 눈이 제대로 기능하지 못합니다. 이를 부분적으로 방지하기 위해 우리의 눈은 두 개의 분리된 빛에 민감한 세포를 사용합니다. 하나는 조명이 약한 곳이고 다른 하나는 적절한 조명이 있는 곳입니다.

콘과 막대

우리 눈은 낮에 원뿔 모양의 세포를 사용하는데, 이 원뿔체는 빛에 특별히 민감하지 않아 밤에는 잘 작동하지 않습니다. 원뿔이 우리를 위해 하는 일 중 하나는 색상으로 볼 수 있게 하는 것입니다. 사람들은 서로 다른 파장의 빛에 대해 서로 다른 방식으로 반응하는 세 가지 유형의 원뿔을 가지고 있으므로 우리가 색으로 볼 수 있습니다.

우리 눈의 다른 유형의 감광성 세포는 막대 모양입니다. 막대는 빛에 훨씬 더 민감하며 우리가 더 잘 볼 수 있도록 도와주기 때문에 주로 어두울 때 사용됩니다. 막대는 밤에 색상이 훨씬 덜 명확하게 나타나는 주된 이유인 색상에 특별히 민감하지 않습니다.

막대 세포는 단일 광자에 반응할 수 있는 반면 수십에서 수백 개의 광자는 원추 세포를 활성화하고 동일한 신호를 뇌로 다시 보낼 수 있습니다.

팁: 광자는 단일 빛 입자의 이름입니다.

패시브 야간 투시 장치

야간 투시경은 매우 낮은 조명 수준에 민감한 원리에 따라 작동합니다. 광자는 렌즈에 들어가 "광음극"을 칩니다. 광음극은 전자기장을 통해 "마이크로 채널 플레이트"로 가속되는 전자를 방출합니다. 마이크로 채널 플레이트는 충돌하는 전자를 곱한 다음 인광체 스크린을 향해 가속됩니다. 형광체 화면은 대부분의 사람들에게 친숙한 녹색 색조의 야간 투시경 이미지를 생성합니다. 녹색은 인간의 눈이 가장 민감한 색이기 때문에 사용됩니다.

광자의 수를 직접적으로 곱하는 방법은 알려져 있지 않지만, 광자를 전자로 변환하고, 전자의 수를 곱하고, 전자를 다시 광자로 변환하는 방법은 알려져 있습니다. 이러한 종류의 야간 투시경은 증폭할 주변광이 있는 조명이 약한 환경에서만 작동합니다.

열화상 카메라는 사람이 볼 수 없는 적외선을 사용합니다. 이것은 일반적으로 대략 실온의 물체가 열을 방출하는 적외선 스펙트럼의 장파장 부분에 있습니다.

팁: 적외선 스펙트럼의 이 "열" 부분은 8~15마이크로미터(1마이크로미터는 100만분의 1미터)의 파장을 포함합니다. 더 뜨거운 물체는 더 짧은 파장으로 더 높은 에너지의 적외선을 방출합니다. 전체 적외선 스펙트럼 범위는 근적외선의 경우 0.75마이크로미터에서 원적외선의 경우 1000마이크로미터입니다. 이에 비해 가시광선 스펙트럼은 보라색에서 빨간색까지 각각 0.4에서 0.7마이크로미터까지 다양합니다.

적외선 카메라를 사용하면 주변 온도보다 뜨겁거나 차가운 물체의 존재를 쉽게 식별할 수 있습니다. 열화상은 일반적으로 흑백 또는 가색 디스플레이를 사용합니다. 흑백 디스플레이는 일반적으로 흰색을 사용하여 더 뜨거운 물체의 존재를 강조합니다. 전형적인 예는 야간에 달아나는 용의자를 추적하기 위해 경찰 헬리콥터에 장착된 열화상 카메라입니다. 이 예에서 사람의 체온은 주변보다 더 뜨겁기 때문에 쉽게 알아볼 수 있습니다.

가색 디스플레이는 감지된 적외선의 파장에 따라 색상을 지정하며 더 뜨거운 물체는 더 밝은 색상으로 강조 표시됩니다. 가색 디스플레이는 일반적으로 열 카메라를 사용하여 물체의 온도를 측정하려고 할 때 사용됩니다. 온도의 미묘한 변화를 더 쉽게 식별할 수 있기 때문입니다.

활성 야간 투시 장치

일부 야간 투시 장치는 능동 조명을 사용하여 열 카메라가 감지할 수 있는 추가 빛을 제공합니다. 이것은 본질적으로 볼 수 있도록 횃불을 비추는 것과 동일하지만 사용되는 빛은 적외선 스펙트럼에 있으므로 사람이 볼 수 없습니다. 추가 조명으로 고해상도 적외선 이미지를 쉽게 얻을 수 있으므로 보안 카메라와 함께 자주 사용됩니다.