Night Vision ทำงานอย่างไร?

ผู้คนมักจะมองเห็นได้ชัดเจนในตอนกลางวัน เนื่องจากมีแสงเพียงพอสำหรับดวงตาของเราที่จะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ อย่างไรก็ตาม ในตอนกลางคืน แสงโดยรอบที่ลดลงหมายความว่าดวงตาของเราไม่ทำงานเช่นกัน เพื่อต่อสู้กับสิ่งนี้บางส่วน ดวงตาของเราใช้เซลล์ที่ไวต่อแสงสองเซลล์แยกจากกัน เซลล์หนึ่งอยู่ในที่แสงน้อย และอีกเซลล์หนึ่งมีแสงสว่างเพียงพอ

กรวยและแท่ง

ดวงตาของเราใช้เซลล์รูปกรวยในระหว่างวัน กรวยเหล่านี้ไม่ไวต่อแสงเป็นพิเศษ ดังนั้นจึงทำงานได้ไม่ดีนักในตอนกลางคืน สิ่งหนึ่งที่กรวยทำให้เราเห็นเป็นสี มนุษย์มีรูปกรวยสามประเภทที่แตกต่างกันซึ่งทำปฏิกิริยาในรูปแบบต่างๆ กับความยาวคลื่นของแสงที่ต่างกัน ดังนั้นพวกเขาจึงปล่อยให้เราเห็นเป็นสี

เซลล์ไวแสงอีกประเภทหนึ่งในดวงตาของเราเป็นรูปแท่ง แท่งไม้มีความไวต่อแสงมากกว่ามาก และมักใช้เมื่ออยู่ในที่มืดเพราะช่วยให้เรามองเห็นได้ดีขึ้น แท่งไม้ไม่ไวต่อสีเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้สีในตอนกลางคืนไม่ชัดเจน

เซลล์แบบแท่งสามารถตอบสนองต่อโฟตอนของแสงเดียว ในขณะที่โฟตอนนับสิบถึงร้อยเพื่อกระตุ้นเซลล์รูปกรวยและส่งสัญญาณเดียวกันกลับไปยังสมองของคุณ

เคล็ดลับ: โฟตอนเป็นชื่อของอนุภาคแสงเดียว

อุปกรณ์มองภาพกลางคืนแบบพาสซีฟ

แว่นสายตากลางคืนทำงานบนหลักการของความไวต่อระดับแสงที่น้อยมาก โฟตอนเข้าสู่เลนส์และกด "โฟโตแคโทด" โฟโตแคโทดจะปล่อยอิเล็กตรอนซึ่งจะถูกเร่งผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าไปยัง "แผ่นไมโครแชนเนล" แผ่นไมโครแชนเนลจะเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนที่ชนกับมัน ซึ่งจะถูกเร่งไปยังหน้าจอฟอสเฟอร์ หน้าจอสารเรืองแสงจะสร้างภาพในตอนกลางคืนที่มีสีเขียวซึ่งคนส่วนใหญ่คุ้นเคย ใช้สีเขียวเพราะเป็นสีที่ดวงตาของมนุษย์ไวต่อแสงมากที่สุด

ไม่มีวิธีการโดยตรงที่รู้จักในการคูณจำนวนโฟตอน อย่างไรก็ตาม มีวิธีการแปลงโฟตอนให้เป็นอิเล็กตรอน การคูณจำนวนอิเล็กตรอน และการแปลงอิเล็กตรอนกลับเป็นโฟตอน การมองเห็นตอนกลางคืนประเภทนี้ทำงานได้เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อยซึ่งมีแสงโดยรอบเพื่อขยาย

กล้องความร้อนใช้แสงอินฟราเรดที่มนุษย์มองไม่เห็น โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ในส่วนความยาวคลื่นยาวของสเปกตรัมอินฟราเรด ซึ่งวัตถุอุณหภูมิห้องคร่าวๆ จะปล่อยความร้อน

เคล็ดลับ: ส่วน "ความร้อน" ของสเปกตรัมอินฟราเรดนี้ครอบคลุมความยาวคลื่นระหว่าง 8 ถึง 15 ไมโครเมตร (หนึ่งไมโครเมตรคือหนึ่งในล้านของเมตร) วัตถุที่ร้อนกว่าจะปล่อยรังสีอินฟราเรดที่มีพลังงานสูงกว่าด้วยความยาวคลื่นที่สั้นกว่า สเปกตรัมอินฟราเรดโดยรวมมีตั้งแต่ 0.75 ไมโครเมตรสำหรับอินฟราเรดใกล้ถึง 1000 ไมโครเมตรที่อินฟราเรดไกล ในการเปรียบเทียบสเปกตรัมที่มองเห็นได้จะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.4 ถึง 0.7 ไมโครเมตรสำหรับแสงสีม่วงถึงสีแดงตามลำดับ

กล้องอินฟราเรดช่วยให้ระบุวัตถุที่ร้อนหรือเย็นกว่าอุณหภูมิแวดล้อมได้ง่าย การถ่ายภาพความร้อนมักใช้หน้าจอขาวดำหรือสีเท็จ โดยทั่วไปแล้ว จอภาพขาวดำจะใช้สีขาวเพื่อเน้นการมีอยู่ของวัตถุที่ร้อนกว่า ตัวอย่างทั่วไปของนี่คือกล้องตรวจจับความร้อนที่ติดตั้งบนเฮลิคอปเตอร์ของตำรวจเพื่อติดตามผู้ต้องสงสัยที่หลบหนีในตอนกลางคืน ในตัวอย่างนี้ ความร้อนในร่างกายของบุคคลนั้นร้อนกว่าสภาพแวดล้อม ทำให้มองเห็นได้ง่าย

จอแสดงผลสีผิดจะกำหนดสีตามความยาวคลื่นของแสงอินฟราเรดที่ตรวจพบ โดยวัตถุที่ร้อนกว่าจะถูกเน้นด้วยสีที่สว่างกว่า โดยทั่วไปแล้วจอภาพที่ใช้สีปลอมจะใช้เมื่อพยายามใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนเพื่อวัดอุณหภูมิของวัตถุ เนื่องจากจะระบุความแตกต่างของอุณหภูมิได้ง่ายกว่า

อุปกรณ์มองภาพกลางคืนแบบแอคทีฟ

อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนบางตัวใช้ไฟส่องสว่างแบบแอคทีฟเพื่อให้แสงเพิ่มเติมสำหรับกล้องถ่ายภาพความร้อนในการตรวจจับ โดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับการส่องแสงคบเพลิงเพื่อให้คุณมองเห็น อย่างไรก็ตาม แสงที่ใช้อยู่ในสเปกตรัมอินฟราเรดและมนุษย์จะมองไม่เห็น การส่องสว่างเพิ่มเติมช่วยให้ได้ภาพอินฟราเรดความละเอียดสูงได้ง่ายขึ้น และมักใช้ร่วมกับกล้องรักษาความปลอดภัย