كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية

من المعروف أن عملية الرؤية تتم بواسطة إنعكاس أشعة الضوء المرئي من الجسم الذي ننظر إليه على أعيننا والتي بدورها تكون صورة للجسم على شبكية العين وتنتقل معلومات الصورة من خلال الألياف البصرية إلى الدماغ ليترجم صورة الجسم.
ومن هنا فإن عملية الرؤية تعتمد أساساً على أشعة الضوء المرئي سواء كان مصدره أشعة الشمس أو مصابيح الإضاءة الكهربائية. ولهذا السبب فإنه في الظلام لايمكن للعين رؤية الأشياء لعدم توفر الضوء المرئي المنعكس من الجسم إلى العين.
السؤال الآن كيف يمكن تحسين مدى الرؤية في الظلام؟
للإجابة على هذا السؤال يجب أن نلقى بعض الضوء على الطيف الكهرومغناطيسي الذي يحيطنا، ونعلم أن مانراه من ألوان هو جزء بسيط من الطيف الكهرومغناطيسي كما هو واضح في الشكل :

كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية 93537075

إن لكل منطقة على الطيف الكهرومغناطيسي طاقة محددة تعتمد على الطول الموجي حيث أن الطول الموجي الأقصر له طاقة أكبر وبالتالي يكون اللون الازرق ذو الطول الموجي الأقصر في الطيف المرئي له طاقة أكبر من اللون الأحمر لأن له طول موجي أكبر. ويأتي طيف الاشعة تحت الحمراء قبل اللون الأحمر وهذا يعني أن طاقتها أقل.
إن الأشعة تحت الحمراء تقسم إلى ثلاثة مناطق كما تقسم الأشعة المرئية إلى سبعة ألوان مختلفة (ألوان الطيف المعروفة) وهذه المناطق الثلاثة لطيف الاشعة تحت الحمراء هي:
المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء Near-infrared وهي أقرب مايمكن من الطيف المرئي والتي يبلغ مداها من 0.7 مايكرون إلى 1.3 مايكرون.
المنطقة الوسطى Mid-infrared وهي المنطقة من الطيف الكهرومغناطيسي في المدى 1.3 مايكرون إلى 3 مايكرون. وهذه الاشعة المستخدمة في أجهزة التحكم عن بعد الرموتكنترول.
الأشعة الحرارية Thermal-infrared وهي التي تحتل أكبر مدى من الطيف الكهرومغناطيسي من 3 مايكرون إلى 30 مايكرون وهي ما يهمنا.
الاشعة الحرارية Thermal-infrared هي اشعة تنبعث من الاجسام نتيجة لدرجة حرارتها وليست أشعة تنعكس عن الأجسام. ويعود انبعاث الأشعة الحرارية في منطقة الأطياف تحت الحمراء من إثارة الذرات المكونة للجسم عند درجات حرارة فوق الصفر المطلق وعودتها إلى حالة عدم الإثارة وهذا يسبب إلى انطلاق الأشعة الكهرومغناطيسية في المنطقة تحت الحمراء. حيث أن الذرات في حالة إثارة مستمرة excitation إلى مستويات الطاقة العليا excited level ثم عودتها إلى مستوى الطاقة الأرضي ground-state energy level.

كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية 83148230

عند اكتساب إلكترونات الذرة طاقة نتيجة لدرجة حرارتها تنتقل إلى مدارات ذات طاقة أعلى ثم ما تلبث وأن تعود إلى مستوى الطاقة الاساسي Ground State مطلقة الطاقة التي اكتسبتها في صورة طيف كهرومغناطيسي في منطقة الاشعة تحت الحمراء بطول موجي يتراوح من 3 مايكرون إلى 30 مايكرون حسب درجة الإثارة. فعلى سبيل المثال عند تسخين ملعقة على لهب تبدأ درجة حرارة الملعقة بالإزدياد وينتج عند كل درجة حرارة انبعاث للأشعة تحت الحمراء (الحرارية) إلى أن تصل درجة الحرارة إلى حد معين تبدأ فيه الملعقة بالتوهج ويحمر لونها وهنا نكون قد دخلنا في الأطوال الموجية المرئية لأن درجة الحرارة تقترب من 500 درجة مئوية وتصل أقصى درجات التوهج عندما يصبح لون المعلقة قريبا من اللون الأبيض (أكثر من 1000 درجة مئوية).
نستنتج من ذلك أن كل جسم يشع طيف كهرومغناطيسي عند درجات الحرارة فوق الصفر المطلق وكلما ازدادت درجة الحرارة ازدادت درجة الإثارة وهذا يؤدي إلى انبعاث طيف كهرومغناطيسي يكون في منطقة الاشعة تحت الحمراء عند درجات الحرارة المنخفضة وكلما ازدادت درجة الحرارة اقترب الطيف المنبعث إلى الطيف المرئي.
كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية 83148230

وهذه الأشعة تحت الحمراء ( الحرارية ) المنبعثة من الأجسام هي ما تعتمد عليه أجهزة الرؤية الليلية في عملها ، وهذا ما سنقوم بشرحه

آلية عمل أجهزة الرؤية الليلية

كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية 87390453

- تجمع الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأجسام بواسطة نظام عدسات شبيه بعدسات كاميرا الفيديو .
- الأشعة الحمراء المجمعة تسقط على مصفوفة من المجسات الحساسة للأشعة تحت الحمراء تعمل على رسم خريطة حرارية للجسم تسمى thermogram.
- تقوم اجهزة الكترونية بتحويل الصورة الحرارية thermogram إلى نبضات الكترونية.
- تقوم وحدة معالجة الاشارة signal-processing unit بترجمة الصورة الحرارية المأخوذة من المجسات إلى معلومات لتعرض على الشاشة.
- ترسل وحدة معالجة الإشارة signal-processing unit المعلومات إلى الشاشة على شكل مناطق ملونة تعكس درجات الحرارة وجميع المعلومات المجمعة تكون الصورة.

كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية 16549600

أنواع أجهزة الرؤية الليلية
هناك نوعان من أجهزة الرؤية الليلية أحدهما يعمل عند درجة حرارة الغرفة ويعرف باسم Un-cooled وبإمكانه رصد فروقات في درجة الحرارة تصل إلى 0.2 درجة مئوية وهو أكثر انتشاراً. والنوع الآخر يعمل تحت درجات حرارة أقل من درجة حرارة الغرفة وذلك بتبريده ويعرف باسم Cryogenically cooled وهو مرتفع الثمن وبإمكانه رصد فروقات في درجة الحرارة تصل إلى 0.1 درجة مئوية ولمسافات تصل إلى 300 متر.

يوضح الشكل التالي درجة وضوح الرؤية في ثلاث حالات مختلفة (من اليمين) رؤية بواسطة ضوء النهار وتليها صورة للرؤية الليلية بواسطة مصابيح السيارة ويليها صورة ليلية باستخدام كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء الحرارية.

كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية 44977194

كما يمكن تقسيم أجهزة الرؤية الليلية إلى ثلاثة أقسام هي:

التلسكوب Scopes وهي الأجهزة التي تثبت على الأسلحة لإصابة الأهداف الليلية أو التي تحمل باليد للإنتقال من الرؤية الليلية إلى الرؤية الطبيعية.

كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية 36431832

المنظار Goggles وهي في الغالب ما تثبت على الرأس وتستخدم للتجول بواسطتها خلال الليل.

كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية 79780907

الكاميرا Cameras وهي تشبه كاميرا الفيديو التقليدية ولكن تعتمد على التصوير بواسطة الإشعة تحت الحمراء وتستخدم في طائرات الهيلوكوبتر أو مراقبة الأبنية.

كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية 71898655

استخدامات أجهزة الرؤية الليلية

لأجهزة الرؤية الليلية العديد من التطبيقات مثل التطبيقات في المجالات العسكرية وفي الأبحاث الجنائية وفي رحلات الصيد الليلية وفي البحث عن الأشياء المفقودة وفي التسلية وفي أنظمة الحماية والمراقبة. وتجدر الاشارة إلى أن أول وأهم تطبيقات أجهزة الرؤية الليلية هي الإستخدامات العسكرية في التجسس على تحركات الخصم ومعداته في أثناء الليل، كما يستخدمه رجال الأعمال في مراقبة أبنيتهم من اللصوص والمعتدين. كما يستحدمه رجال التحريات الجنائية في دراسة تحركات اللصوص من الأثار الحرارية التي تركتها أقدامهم على الأرض وتحديد فترة الإعتداء ومتابعة المسروقات وغيره

كيفية عمل أجهزة الرؤية الليلية 56775451

» البرنامج التدريبي : المعايير القيادية المتقدمة وصناعة وتحقيق الرؤية الاستراتيجية في الفتره من 31 يوليو الى 4 اغسطس ((القاهرة-لبنان))
» استفسار حول كيفية التحميل
» اتيكيت كيفية التعامل مع الآخرين
» كيفية عمل فرانش للاظفر french nails
» ربطات متميزة للمناسبات مع كيفية عملها