عینک دید در شب چطور کار می‌کند؟

گروه علمی: اگر می‌خواهید توانایی دیدن در تاریکی را داشته باشید، اولین و بهترین قدم، روشن کردن چراغ است. به همین دلیل است که ماشین‌ها چراغ دارند، ‌کوهنوردانی که در شب حرکت می‌کنند، از چراغ پیشانی استفاده می‌کنند. ایجاد نور مصنوعی باعث می‌شود تا بتوانیم آنچه را که مقابل ماست به خوبی تشخیص دهیم. اما روش دیگری نیز وجود دارد که با آن می‌توانید در تاریکی دید خوبی داشته باشید؛ استفاده از عینک دید در شب که در واقع یک قطعه از تجهیزات نظامی است. مطمئنا در فیلم‌ها رنگ سبز تجهیزات دید در شب را دیده‌اید و از خود پرسیده‌اید که این وسیله چگونه کار می‌کند. برای فهمیدن این موضوع نگاهی به فرآیند سه مرحله‌ای می‌اندازیم که در داخل این دستگاه انجام می‌شود.

علت اینکه شما در نور روز و زمانی که خورشید در آسمان است می‌توانید اجسام را ببینید این است که نور به اجسام برخورد می‌کند، از آنها منعکس شده و به چشمان شما می‌رسد. اما نوری که در شب از اجسام منعکس می‌شود به اندازه نور روز نیست. متیو رنزی، مدیر ارشد مهندسی در ال-۳ هریس، در حال ساخت دستگاه دید در شبی با نام ENVG-B است. او می گوید: پس از تاریکی هوا «فوتون‌های بسیار کمی» وجود دارند. (به عنوان یادآوری باید بگوییم که نور، هم مانند موج رفتار می‌کند و هم مانند یک ذره. ذرات بنیادی نور، فوتون نامیده می‌شوند.) تصور کنید که یک فوتون به تنهایی وارد عینک حفاظ‌ دار می‌شود. اولین ترفندی که این دستگاه انجام می‌دهد اعمال تغییر بر روی فوتون ورودی است. رنزی می‌گوید:« ما آن فوتون را از طریق یک فوتوکاتد که یک ماده ویژه است، به الکترون تبدیل می‌کنیم.»به طور خلاصه در این مرحله ذرات از حوزه نور به حوزه الکتریسیته تبدیل می‌شوند. مرحله بعدی تقویت سیگنال آن الکترون است، و دستگاه برای این کار، از باتری‌ای با انرژی داخلی(مثلا از یک یا دو باطری AA) استفاده می‌کند. به گفته رنزی:«این الکترون به طول قابل توجهی تکثیر می‌شود، و می‌توان آن را «ده‌ها هزار بار» تکثیر کرد. این قسمت با نام صفحه میکروکانال شناخته می‌شود.»

در نهایت این اطلاعات باید دوباره به ناحیه بصری بازگردد، تا کسی که از پشت این عینک به صحنه‌ای تاریک نگاه می‌کند بتواند اجسام را به وضوح تشخیص دهد. این اتفاق به لطف یک صفحه نمایش فسفر اتفاق می‌افتد و زمانی که کاربر از طریق چشمی عینک نگاه می‌کند قادر به دیدن صحنه‌ها در تاریکی است. رنزی می‌گوید:« صفحه نمایش فسفر چیزی است که انرژی را از الکترون‌ها می‌گیرد و دوباره آن را به نور مرئی تبدیل می‌کند.» سیاه و سفید به جای سبز وسیاه
آخرین مرحله جایی است که در آن تصاویر به شکل سنتی به رنگهای سبز و مشکی تولید می‌شوند. اما رنزی می‌گوید که در دستگاه‌های مدرن امروزی رنگ سفید جایگزین سبز شده و می‌توان هر منظره‌ای را به شکل سیاه و سفید دید. رنزی می‌گوید:« شاید بگویید که سبز و سفید عملکرد یکسانی دارند، اما چشم انسان ترکیب دو رنگ سفید و سیاه را بهتر از سبز و سیاه دریافت می‌کند. » همچنین زمانی که صحبت از فروش تجهیزات دید در شب باشد، تفاوت فسفر سفید و سبز مشخص می‌شود.

بنابراین به طور خلاصه برای اینکه یک صحنه تاریک قابل دیدن شود، این ابزار فوتون‌ها را جذب کرده، آنها را به الکترون تبدیل می‌کنند، الکترون‌ها را تقویت و تکثیر کرده و سپس این اطلاعات را به چیزهای قابل دیدن تبدیل می‌کنند. او می‌گوید: «در برخی موارد، عینک‌های دید در شب دارای یک نور روشن‌کننده هستند تا نور ضعیف جدیدی تولید کنند و ما بتوانیم جایی که تاریک است را بهتر ببینیم.» رنزی می‌گوید بخش‌هایی از طیف الکترومغناطیسی که این نوع عینک‌های دید در شب دریافت می‌کنند هم از محدوده نورمرئی و هم از محدوده طیف مادون قرمز نزدیک، هستند. موج‌های مادون قرمز نزدیک، بخشی از طیف هستند که درست در کنار بخش قرمز قابل رویت طیف قرار دارند.به گفته او عینک‌های دید در شب بطور سنتی هم بر نورهای مرئی و هم بر بخشهایی از نور مادون قرمز نزدیک، در طیف الکترومغناطیسی تمرکز داشتند، که در کنار امواج مادون قرمز با طول موج کوتاه قرار دارند، «بخشی از آن چیزی که ما آن را باندهای بازتابی می‌نامیم- جایی که شما هنوز در حال نگاه کردن به نوری هستید که از چیزی منعکس می‌شود.» در همین حال، یک قطعه متفاوت(یک دوربین حرارتی)، بخش متفاوتی از طیف الکترومغناطیسی که امواج مادون قرمز بلند است را می‌بیند؛ که بر خلاف نور بازتابی، پرتابی است. رنزی می‌گوید:«این بخش از طیف خارج از محدوده بصری عینک‌های دید در شب قدیمی شما هستند.» ال-۳هریس ابزاری به نام ENVG-B ساخته که ترکیبی است از عینک‌های دید در شب سنتی (که طیف مرئی و اشعه مادون قرمز نزدیک،که هر دو نور را منعکس می‌کنند)، با سنسورهای حرارتی که شامل امواج مادون قرمز با طول موج بلند است و می‌تواند گرمای ساطع شده از بدن را شناسایی کند.

او می‌گوید: تفاوت بین این دو نوع اطلاعات در سناریویی این چنینی قابل تصور است: «در نظر بگیرید شخصی در فاصله دور و پشت برگها قرار دارد، شما احتمالا توسط امواج مادون قرمز با طول موج بلند خواهید فهمید که یک منبع گرمایی آنجا قرار دارد، کاری که توسط باند بازتابی دشوار خواهد بود و شما احتمالا از طریق این باند چیزی نخواهید فهمید.»

او می‌گوید تکنولوژی که به مردم اجازه دید در شب می‌دهد، در طول دهه‌ها تکامل یافته است. سیستم‌های قدیمی‌تر با رویکرد «تصویربرداری غیرفعال» به «سناریوی ماه کامل یا نوعی نور محیطی» نیاز داشتند. اما عینک‌های دید در شب امروزی می‌توانند از نور ستارگان استفاده کنند.