Jak działa noktowizor?

Ludzie zazwyczaj widzą bardzo dobrze w ciągu dnia, ponieważ jest wystarczająco dużo światła, aby nasze oczy działały niezawodnie. Jednak w nocy zmniejszone światło otoczenia oznacza, że ​​nasze oczy nie działają tak dobrze. Aby częściowo to zwalczyć, nasze oczy wykorzystują dwie oddzielne komórki światłoczułe, jedną przy słabym oświetleniu, a drugą przy odpowiednim oświetleniu.

Szyszki i pręty

Nasze oczy używają komórek w kształcie stożka w ciągu dnia, te stożki nie są szczególnie wrażliwe na światło i dlatego nie działają zbyt dobrze w nocy. Jedną z rzeczy, które robią dla nas szyszki, jest zobaczenie w kolorze. Ludzie mają trzy różne typy czopków, które reagują w różny sposób na różne długości fal światła, dzięki czemu pozwalają nam widzieć w kolorze

Inny rodzaj światłoczułych komórek w naszych oczach ma kształt pręcika. Wędki są znacznie bardziej wrażliwe na światło i są używane głównie w ciemności, ponieważ pomagają nam lepiej widzieć. Pręciki nie są szczególnie wrażliwe na kolor, co jest głównym powodem, dla którego kolory są znacznie mniej widoczne w nocy.

Pręciki mogą reagować na pojedynczy foton światła, podczas gdy dziesiątki do setek fotonów aktywują komórkę stożkową i wysyłają ten sam sygnał z powrotem do mózgu.

Wskazówka: Photon to nazwa pojedynczej cząstki światła.

Pasywne urządzenia noktowizyjne

Gogle noktowizyjne działają na zasadzie wrażliwości na bardzo niski poziom światła. Fotony dostają się do obiektywu i uderzają w „fotokatodę”. Fotokatoda uwalnia elektrony, które są następnie przyspieszane przez pole elektromagnetyczne do „płytki mikrokanalikowej”. Płytka mikrokanałowa mnoży uderzające w nią elektrony, które są następnie przyspieszane w kierunku ekranu luminoforowego. Ekran luminoforowy generuje zabarwiony na zielono obraz noktowizyjny, który większość ludzi zna. Zielony jest używany, ponieważ jest to kolor, na który ludzkie oczy są najbardziej wrażliwe.

Nie jest znana bezpośrednia metoda mnożenia liczby fotonów, jednak znane są metody przekształcania fotonów w elektrony, mnożenia liczby elektronów i przekształcania elektronów z powrotem w fotony. Ten rodzaj noktowizora działa tylko w słabo oświetlonych środowiskach, w których należy wzmocnić światło otoczenia.

Kamery termowizyjne wykorzystują niewidzialne dla człowieka światło podczerwone. Dzieje się tak zazwyczaj w części widma podczerwieni o dużej długości fali, gdzie w przybliżeniu obiekty o temperaturze pokojowej emitują ciepło.

Wskazówka: Ta „termiczna” część widma podczerwieni obejmuje fale o długości od 8 do 15 mikrometrów (jeden mikrometr to milionowa część metra). Cieplejsze obiekty emitują promieniowanie podczerwone o wyższej energii przy krótszych długościach fal. Całkowite widmo podczerwieni waha się od 0,75 mikrometra w bliskiej podczerwieni do 1000 mikrometrów w dalekiej podczerwieni. Dla porównania, widzialne widmo waha się od 0,4 do 0,7 mikrometra odpowiednio dla światła fioletowego i czerwonego.

Kamery na podczerwień ułatwiają identyfikację obecności obiektów cieplejszych lub chłodniejszych niż temperatura otoczenia. Obrazowanie termiczne zazwyczaj wykorzystuje wyświetlacze czarno-białe lub w fałszywych kolorach. Czarno-białe wyświetlacze zazwyczaj wykorzystują biel do podkreślenia obecności gorętszych obiektów, typowym tego przykładem jest kamera termowizyjna zamontowana na policyjnym helikopterze do śledzenia uciekających podejrzanych w nocy. W tym przykładzie ciepło ciała osoby jest cieplejsze niż otoczenie, co ułatwia ich zauważenie.

Wyświetlacze z fałszywymi kolorami przypisują kolor w zależności od długości fali wykrytego światła podczerwonego, przy czym cieplejsze obiekty są podświetlane jaśniejszymi kolorami. Wyświetlacze z fałszywymi kolorami są zwykle używane podczas próby użycia kamery termowizyjnej do pomiaru temperatury obiektu, ponieważ łatwiej jest zidentyfikować bardziej subtelne zmiany temperatury.

Aktywne noktowizory

Niektóre urządzenia noktowizyjne wykorzystują aktywne oświetlenie, aby zapewnić dodatkowe światło do wykrycia przez kamerę termowizyjną. Jest to zasadniczo to samo, co świecenie latarki, aby można było zobaczyć, jednak używane światło jest w zakresie podczerwieni, a więc jest niewidoczne dla ludzi. Dodatkowe oświetlenie ułatwia uzyskanie obrazów w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości i dlatego jest często używane w połączeniu z kamerami bezpieczeństwa.