Чтобы видеть несветящийся предмет, необходимо его осветить посторонним источником света. Днем предметы освещаются солнечным светом, рассеянным атмосферой, облаками, различными земными предметами.
Обычно наблюдатель рассматривает предмет не изолированно, а на фоне других предметов. Освещенный предмет и фон частично поглощают, а частично рассеивают упавший на них свет.
Чтобы видеть несветящийся предмет, необходимо его осветить посторонним источником света. Днем предметы освещаются солнечным светом, рассеянным атмосферой, облаками, различными земными предметами.
Обычно наблюдатель рассматривает предмет не изолированно, а на фоне других предметов. Освещенный предмет и фон частично поглощают, а частично рассеивают упавший на них свет. Степень поглощения и рассеивания зависит от материала, окраски и характера поверхности предмета. Глаза наблюдателя видят только свет, рассеянный предметами.
Способность глаза различать отдельные детали предмета основана на различии цветов и яркости этих деталей, т. е. на явлении оптического контраста. Оптический контраст в рассеянном свете и угловые размеры объекта наблюдения составляют основные условия видения. Чем больше будет контраст по яркости или цвету, тем отчетливее будет виден предмет. Если же при достаточных угловых размерах предмета такого контраста не будет или же он будет незначителен, то предмета мы не увидим.
Ночью относительные различия в яркости предметов такие же, как и днем. Прозрачность воздуха тоже почти не отличается от дневной. Следовательно, ночью тот или иной предмет выделяется на окружающем его фоне с таким же контрастом, как и днем. Причина же резкого ухудшения видимости с наступлением темноты объясняется только свойствами нашего глаза, мало приспособленного к ночному видению.
Основные различия в работе глаза днем и ночью сводятся к следующему:
1. Ночью глаз замечает различия в яркости предметов гораздо хуже, чем днем. Если днем глаз может различить предмет, яркость которого отличается от фона на 5—10%, то ночью необходима разность яркостей предмета и фона не меньше 20—50%.
2. Ночью сильно снижается острота зрения: тонкие линии, мелкие пятна или узкие промежутки между двумя предметами становятся неразличимыми даже при очень высокой контрастности. Если днем пределом зрения (остротой зрения) считается угол 0,5—1 минута, то ночью этот предел повышается до 10—30 минут.
3. Ночью глаз не различает цвета. Весь ландшафт, подобно фотографии, представляет собой лишь сочетание серых тонов разной яркости.
Чтобы улучшить наблюдение при малых освещенностях, применяют оптические приборы с большим увеличением и светосильной и просветленной оптикой. Светосильные объективы позволяют получить некоторый выигрыш в освещенности на зрачке по сравнению с невооруженным глазом, а просветление оптики уменьшить потери на отражение внутри оптического прибора. Большое увеличение необходимо для увеличения разрешающей способности глаза.
Однако даже при помощи оптических приборов вести наблюдение возможно только при освещенности не ниже 0,01 люкса, которая практически бывает в вечерние или утренние сумерки. При освещенностях же ниже 0,001—0,0001 люкса вести разведку целей оптическими приборами невозможно.
И вот здесь на помощь приходят невидимые лучи. Объект облучается ультрафиолетовыми или инфракрасными лучами, а полученное невидимое изображение при помощи специальных приборов преобразуется в видимое.
Преобразовать ультрафиолетовое изображение в видимое сравнительно просто, так как кванты ультрафиолетовых лучей несут достаточное количество энергии. Прибор для видения в темноте, основанный на использовании ультрафиолетовых лучей, состоит из объектива, флуоресцирующего экрана и окуляра. Местность облучается специальным прожектором, дающим направленный пучок ультрафиолетовых лучей. Наблюдаемые предметы частично поглощают, а частично отражают попавшие на них лучи. Рассеянные ультрафиолетовые лучи при помощи объектива направляются на флуоресцирующий экран, который под действием этих лучей начинает излучать видимые лучи. В результате этого на экране получается видимое изображение предмета.
Однако практического применения ультрафиолетовые лучи для целей видения не получили, так как лучи близкой ультрафиолетовой области видны невооруженным глазом, а для лучей далекой области еще нет удобных и экономичных источников. Кроме того, ультрафиолетовые лучи сильно поглощаются и рассеиваются воздухом, особенно при наличии в нем дымки.
Другим видом лучей, используемых для приборов ночного видения, являются инфракрасные лучи. Эти лучи расположены на Шкале электромагнитных волн ближе к ультракоротким радиоволнам. Атмосфера поглощает инфракрасные лучи слабее, чем ультрафиолетовые. Источники инфракрасных лучей более экономичны, чем источники ультрафиолетовых лучей.
Так как инфракрасные лучи имеют большую длину волны, чем ультрафиолетовые, то квант инфракрасного излучения несет с собой меньшую энергию, чем квант ультрафиолетового. Поэтому энергии кванта инфракрасного излучения недостаточно для возбуждения молекулы люминесцентного вещества, которое привело бы в последующем к излучению ею кванта видимого света. Значит, для преобразования инфракрасного изображения в видимое необходим какой-то дополнительный источник энергии.
Рассмотрим способы преобразования инфракрасных лучей в видимые при помощи электронно-оптических преобразователей.