Люди обычно очень хорошо видят в дневное время, так как света достаточно для надежной работы наших глаз. Однако ночью из-за пониженного внешнего освещения наши глаза тоже не работают. Чтобы частично бороться с этим, наши глаза используют две отдельные светочувствительные клетки, одну при слабом освещении, а другую при достаточном освещении.
Конусы и стержни
Наши глаза используют клетки конической формы в течение дня, эти колбочки не особенно чувствительны к свету и поэтому плохо работают ночью. Колбочки позволяют нам видеть в цвете. У людей есть три разных типа колбочек, которые по-разному реагируют на световые волны разной длины, поэтому они позволяют нам видеть в цвете.
Другой тип светочувствительных клеток в наших глазах - это палочковидные. Стержни намного более чувствительны к свету и используются в основном в темноте, поскольку они помогают нам лучше видеть. Жезлы не особенно чувствительны к цвету, что является основной причиной того, что цвета менее заметны ночью.
Стержневые клетки могут реагировать на один фотон света, тогда как от десятков до сотен фотонов активируют колбочек и отправляют тот же сигнал обратно в ваш мозг.
Совет: Фотон - это название отдельной частицы света.
Пассивные приборы ночного видения
Очки ночного видения работают по принципу чувствительности к очень низким уровням освещенности. Фотоны попадают в линзу и попадают в «фотокатод». Фотокатод высвобождает электроны, которые затем ускоряются электромагнитным полем к «микроканальной пластине». Пластина с микроканалом умножает ударяющие по ней электроны, которые затем ускоряются по направлению к люминофорному экрану. Люминофорный экран создает привычное большинству людей изображение ночного видения с зеленым оттенком. Зеленый используется, потому что это цвет, к которому человеческие глаза наиболее чувствительны.
Не существует известного прямого метода умножения количества фотонов, однако есть известные методы для преобразование фотонов в электроны, умножение количества электронов и преобразование электронов обратно в фотоны. Этот вид ночного видения работает только в плохо освещенной среде, где есть окружающий свет, который нужно усилить.
В тепловизионных камерах используется инфракрасный свет, невидимый для человека. Обычно это длинноволновая часть инфракрасного спектра, где объекты с температурой примерно комнатной излучают тепло.
Совет: эта «тепловая» часть инфракрасного спектра охватывает длины волн от 8 до 15 микрометров (один микрометр составляет миллионную долю метра). Более горячие объекты излучают инфракрасное излучение с большей энергией и меньшей длиной волны. Общий инфракрасный спектр колеблется от 0,75 микрометра для ближней инфракрасной области до 1000 микрометров в дальней инфракрасной области. Для сравнения, видимый спектр варьируется от 0,4 до 0,7 микрометра для фиолетового и красного света соответственно.
Инфракрасные камеры позволяют легко определить наличие более горячих или холодных объектов, чем температура окружающей среды. Для тепловидения обычно используются черно-белые или ложные цветные изображения. На черно-белых дисплеях белый цвет обычно используется для выделения более горячих объектов, что обычно Примером этого является тепловизионная камера, установленная на полицейском вертолете для отслеживания бегущих подозреваемых в ночь. В этом примере тепло тела человека горячее, чем окружающее, поэтому его легко обнаружить.
Дисплеи с ложными цветами назначают цвет в зависимости от длины волны обнаруженного инфракрасного света, при этом более горячие объекты выделяются более яркими цветами. Дисплеи с ложными цветами обычно используются при попытке использовать тепловизионную камеру для измерения температуры объекта, поскольку легче идентифицировать более тонкие изменения температуры.
Приборы активного ночного видения
Некоторые устройства ночного видения используют активное освещение, чтобы обеспечить дополнительный свет, который может обнаружить тепловизионная камера. По сути, это то же самое, что светить фонариком, чтобы вы могли видеть, однако используемый свет находится в инфракрасном спектре и поэтому невидим для людей. Дополнительное освещение помогает упростить получение инфракрасных изображений с высоким разрешением и поэтому часто используется вместе с камерами видеонаблюдения.