Tầm nhìn ban đêm hoạt động như thế nào?

Mọi người thường có thể nhìn rất rõ vào ban ngày vì có đủ ánh sáng để mắt chúng ta hoạt động ổn định. Tuy nhiên, vào ban đêm, ánh sáng xung quanh giảm có nghĩa là mắt của chúng ta không hoạt động tốt. Để chống lại một phần điều này, mắt chúng ta sử dụng hai ô nhạy sáng riêng biệt, một ô trong điều kiện ánh sáng yếu và một ô có đủ ánh sáng.

Hình nón và que

Đôi mắt của chúng ta sử dụng các tế bào hình nón vào ban ngày, các tế bào hình nón này không đặc biệt nhạy cảm với ánh sáng và do đó không hoạt động hiệu quả vào ban đêm. Một trong những điều mà tế bào hình nón làm cho chúng ta là cho chúng ta nhìn thấy màu sắc. Con người có ba loại tế bào hình nón khác nhau phản ứng theo những cách khác nhau với các bước sóng ánh sáng khác nhau và do đó chúng cho chúng ta thấy màu

Một loại tế bào cảm quang khác trong mắt chúng ta có dạng hình que. Các thanh này nhạy cảm hơn nhiều với ánh sáng và được sử dụng chủ yếu khi trời tối vì chúng giúp chúng ta nhìn rõ hơn. Các que không đặc biệt nhạy cảm với màu sắc, đó là lý do chính khiến màu sắc kém rõ ràng hơn nhiều vào ban đêm.

Tế bào hình que có thể phản ứng với một photon ánh sáng trong khi hàng chục đến hàng trăm photon để kích hoạt một tế bào hình nón và gửi tín hiệu tương tự trở lại não của bạn.

Mẹo: Photon là tên của một hạt ánh sáng.

Thiết bị nhìn ban đêm thụ động

Kính nhìn xuyên đêm hoạt động dựa trên nguyên lý nhạy cảm với mức độ ánh sáng rất yếu. Các photon đi vào ống kính và chạm vào một “photocathode”. Tế bào quang điện giải phóng các điện tử sau đó được tăng tốc qua trường điện từ tới một “tấm vi kênh”. Tấm vi kênh nhân lên các electron va vào nó, sau đó được gia tốc về phía màn hình phosphor. Màn hình phosphor tạo ra hình ảnh nhìn ban đêm có màu xanh lục mà hầu hết mọi người đều quen thuộc. Màu xanh lá cây được sử dụng vì đó là màu mà mắt người nhạy cảm nhất.

Không có phương pháp trực tiếp nào để nhân số lượng photon, tuy nhiên, có những phương pháp đã biết để biến đổi photon thành electron, nhân số lượng electron và chuyển electron trở lại thành photon. Loại tầm nhìn ban đêm này chỉ hoạt động trong môi trường thiếu ánh sáng, nơi có ánh sáng xung quanh để khuếch đại.

Camera nhiệt sử dụng ánh sáng hồng ngoại mà con người không nhìn thấy được. Điều này thường nằm trong phần bước sóng dài của quang phổ hồng ngoại, nơi các vật thể ở nhiệt độ phòng gần như phát ra nhiệt.

Mẹo: Phần “nhiệt” này của quang phổ hồng ngoại bao gồm các bước sóng từ 8 đến 15 micromet (một micromet bằng một phần triệu mét). Các vật thể nóng hơn phát ra bức xạ hồng ngoại có năng lượng cao hơn với bước sóng ngắn hơn. Phổ hồng ngoại tổng thể nằm trong khoảng từ 0,75 micromet đối với hồng ngoại gần, đến 1000 micromet đối với hồng ngoại xa. Khi so sánh, quang phổ nhìn thấy thay đổi từ 0,4 đến 0,7 micromet đối với ánh sáng tím đến đỏ tương ứng.

Camera hồng ngoại giúp bạn dễ dàng xác định sự hiện diện của các vật thể nóng hơn hoặc mát hơn nhiệt độ môi trường xung quanh. Hình ảnh nhiệt thường sử dụng màn hình đen trắng hoặc màu giả. Màn hình đen trắng thường sử dụng màu trắng để làm nổi bật sự hiện diện của các vật thể nóng hơn, ví dụ điển hình của việc này là một camera nhiệt gắn trên trực thăng cảnh sát để theo dõi những kẻ tình nghi bỏ trốn vào ban đêm. Trong ví dụ này, thân nhiệt của một người nóng hơn môi trường xung quanh, giúp bạn dễ dàng phát hiện ra họ.

Màn hình màu giả chỉ định một màu tùy thuộc vào bước sóng của ánh sáng hồng ngoại được phát hiện, với các vật thể nóng hơn được đánh dấu bằng màu sáng hơn. Màn hình màu giả thường được sử dụng khi cố gắng sử dụng máy ảnh nhiệt để đo nhiệt độ của một vật thể, vì nó dễ dàng xác định các biến thể tinh vi hơn về nhiệt độ.

Thiết bị nhìn ban đêm hoạt động

Một số thiết bị nhìn ban đêm sử dụng tính năng chiếu sáng chủ động để cung cấp thêm ánh sáng cho camera nhiệt phát hiện. Điều này về cơ bản giống như việc thắp một ngọn đuốc để bạn có thể nhìn thấy, tuy nhiên, ánh sáng đang được sử dụng nằm trong quang phổ hồng ngoại và con người không nhìn thấy được. Hệ thống chiếu sáng bổ sung giúp dễ dàng thu được hình ảnh hồng ngoại có độ phân giải cao và do đó thường được sử dụng cùng với các camera an ninh.