Kính nhìn ban đêm hoạt động ra sao

Hà Dương Cự/Người Việt

Một lính Mỹ tuần tra bằng kính nhìn đêm. (Hình: Chris Hondros/Getty Images)

Kính nhìn đêm (night vision goggles) là loại kính giúp cho bạn nhận thấy các vật thể trong đêm tối có rất ít ánh sáng hay tối đen như mực.

Tuy không rõ ràng như ban ngày nhưng kính nhìn đêm vẫn có thể giúp cho binh lính hay người quan sát nhận ra người hay thú vật trong đêm tối. Trong bài này tôi xin nói về kính nhìn đêm.

Vài điều căn bản về ánh sáng 

Trước khi nói đến kính nhìn đêm thì cần phải nói qua về ánh sáng. Ánh sáng là một loại bức xạ điện từ (electromagnetic radiation) truyền đi như sóng. Ánh sáng chỉ là một phần nhỏ trong phổ điện từ (electromagnetic spectrum). Phổ điện từ bao gồm sóng ra-đi-ô, sóng siêu âm, tia hồng ngoại (infrared), ánh sáng thường, tia cực tím (ultraviolet), tia X và tia gam-ma.

Tia hồng ngoại còn được chia ra làm ba phần:

-Hồng ngoại gần (near-infrared): phần này gần với ánh sáng thường nhất.

-Hồng ngoại trung (mid-infrared).

-Hồng ngoại nhiệt (thermal-infrared): phần này xa với ánh sáng thường. Một vật thể như cơ thể con người thì không phát ra ánh sáng, tia hồng ngoại gần và tia hồng ngoại trung, mà nó chỉ phản chiếu những tia sáng rọi tới. Nhưng một vật thể có hơi nóng thì tự phát ra tia hồng ngoại nhiệt. Hiện tượng này được dùng trong kính nhìn đêm ảnh nhiệt (thermal imaging night vision).

Ai phát minh ra kính nhìn đêm 

Năm 1929, nhà khoa học người Hung Gia Lợi Kalman Tihanyi đã phát minh ra một dụng cụ dùng tia hồng ngoại để nhìn cho súng phòng không của Vương Quốc Liên Hiệp Anh. Trong Thế Chiến Thứ Hai Đức Quốc Xã và Đồng Minh đã đua nhau để làm ra dụng cụ nhìn ban đêm. Những dụng cụ này có thể khuếch đại ánh sáng lên khoảng 1,000 lần nhưng khá thô sơ và cồng kềnh, phải để trên xe vận tải.

Vào những thập niên sau Thế Chiến Thứ Hai quân đội Hoa Kỳ và những quân đội các nước khác tiếp tục nghiên cứu và phát triển kính nhìn đêm. Trong chiến tranh Việt Nam và những trận chiến bên Trung Đông kính nhìn đêm là một thiết bị rất quan trọng và đã giúp cho binh lính rất nhiều.

Có hai loại kính nhìn đêm dùng hai kỹ thuật hoàn toàn khác nhau. Đó là kính nhìn đêm tăng cường ảnh (image enhancement night vision) và kính nhìn đêm ảnh nhiệt.

Phổ điện từ. (Hình: web.mit.edu)

Kính nhìn đêm tăng cường ảnh 

Nói một cách đơn giản loại kính nhìn đêm tăng cường ảnh dùng những kỹ thuật tăng cường ảnh để thu thập ánh sáng dù rất yếu và khuếch đại ra gấp cả mấy ngàn lần để làm cho thấy được những hình ảnh trong bóng tối. Ánh sáng này có thể gồm cả tia hồng ngoại gần. Sau đây là những giai đoạn của kính nhìn đêm tăng cường ảnh:

-Ánh sáng dù rất mờ đi qua một kính phía trước của kính nhìn đêm.

-Ánh sáng chạm vào một mặt gọi là mặt ca-tốt quang (photocathode surface). Mặt này biến ánh sáng thành điện tử.

-Điện tử được phóng đại bằng một thiết bị gọi là bộ nhân quang (photomultiplier) để làm tăng lên số điện tử. Như vậy số điện tử đi ra nhiều gấp cả mấy ngàn lần số điện tử đi vào.

-Điện tử đi ra được chiếu vào một màn phốt pho và tạo ra một hình ảnh trên đó. Vì số điện tử này nhiều hơn số điện tử đi vào nên hình ảnh thấy được sáng hơn hình ảnh đi vào. Xin xem hình minh họa sau đây, cảnh vật được thấy qua một kính nhìn đêm.

Hiện tại những kính nhìn đêm tối tân có thể khuếch đại ánh sáng tới 50,000 lần hay hơn nữa. Kính nhìn đêm loại này là loại thụ động, tức là chỉ tùy thuộc vào ánh sáng bên ngoài.

Có loại kính nhìn đêm tự chiếu ra ánh sáng hồng ngoại gần và thu nhận sự phản chiếu của ánh sáng đó cộng với ánh sáng có sẵn. Loại này được gọi là kính nhìn đêm tích cực. Loại này thấy rõ hơn loại thụ động nhưng khá nguy hiểm ngoài trận tuyến vì nếu địch quân cũng có thiết bị như vậy thì họ sẽ thấy ngay người đang sử dụng kính nhìn đêm. Cái này cũng giống như mình chiếu đèn pha lên để nhìn.

Kính nhìn đêm ảnh nhiệt 

Trong một môi trường hoàn toàn tối đen không có một tia sáng nào thì kính nhìn đêm tăng cường ảnh nói trên không có thể dùng được. Trong trường hợp đó các nhà khoa học đã nghĩ ra một kỹ thuật khác để có thể “nhìn” được. Kỹ thuật này gọi là kỹ thuật tạo ảnh nhiệt (thermal imaging) dựa vào một hiện tượng thiên nhiên là những sinh vật, kể cả con người hay tĩnh vật như đá hay xe đều tỏa hơi nóng dưới dạng tia hồng ngoại nhiệt.

Kính nhìn đêm hình ảnh nhiệt ghi nhận hơi nóng phát ra từ những vật thể theo dạng tia hồng ngoại và biến thành hình ảnh để nhìn được. Sau đây là những giai đoạn của kính nhìn đêm hình ảnh nhiệt:

-Một loại kính đặc biệt ghi nhận tia hồng ngoại phát ra từ những vật thể trong tầm nhìn.

-Một bộ phận gọi là bộ dò tìm hồng ngoại (infrared detector) quét qua tia sáng nhận được để lập ra một biểu đồ nhiệt (thermogram) của những vật thể trong tầm nhìn. Một giây có thể quét tới 30 lần.

-Biểu đồ nhiệt được biến thành điện xung (electric impulse).

-Bộ xử lý tín hiệu (signal processing unit) diễn dịch điện xung thành dữ liệu để có thể hiển thị hình ảnh trên màn hình.

Tại sao mọi vật nhìn qua kính nhìn đêm đều có màu xanh lá cây? 

Quang cảnh nhìn qua kính nhìn đêm. (Hình: wonderopolis.org)

Nếu bạn đã dùng kính nhìn đêm hay xem những phim hay video thì thấy mọi vật nhìn qua kính nhìn đêm đều có màu xanh lá cây. Tại sao như vậy?

Khi ánh sáng đi tới kính nhìn đêm thì tuy rất yếu nhưng vẫn còn có màu sắc, khi được biến đổi thành điện tử thì không có cách gì để giữ lại màu sắc. Do đó chỉ còn đen trắng.

Nhưng tại sao không dùng hình ảnh đen trắng? Vì mắt con người nhạy cảm với màu xanh lá cây nên có thể nhìn vào màn hình màu xanh lá cây lâu hơn là nhìn vào màn ảnh đen trắng. Vì vậy mà các nhà sản xuất cố tình làm ra màn hình màu xanh lá cây. Bạn nào lớn tuổi chắc còn nhớ hồi xưa các chữ trên màn hình của máy tính đều có màu xanh lá cây. Đó cũng là vì cùng một lý do: dễ nhìn và không mỏi mắt.

Áp dụng của kính nhìn đêm 

Ngoài việc dùng trong quân đội kính nhìn đêm còn được dùng trong nhiều lãnh vực khác. Loại kính nhìn đêm nhiệt có thể dùng để tìm cứu người bị chôn vùi trong đống gạch đổ nát trong những trận động đất.

Nhiều loại thú vật chuyên môn sống về đêm nên rất khó quan sát chúng. Kính nhìn đêm có thể giúp những nhà nghiên cứu quan sát các loại thú vật đó.

Nhiều loại kính nhìn đêm kiểu mới có thể phát hiện ra những sóng điện từ phát ra từ những sinh vật. Cũng giống như nhiệt, sóng điện từ phát sinh ra từ cơ thể của các sinh vật một cách tự nhiên, nên loại kính nhìn đêm này có thể dùng ở những chỗ tối đen như mực.

Vì sự quan trọng của kính nhìn đêm nhất là trong quân sự nên quân đội Hoa Kỳ có cả một cơ quan chuyên nghiên cứu và phát triển các công nghệ liên quan tới kính nhìn đêm. Cơ quan đó gọi là US Army Night Vision and Electronic Sensors Directorate. (Hà Dương Cự)

Nguồn tài liệu: www.technology.org, https://electronics.howstuffworks.com

Video: Tin Trong Ngày Mới Cập Nhật

Lưu ý: Để mở âm thanh, xin bấm vào nút muted icon imagephía góc phải bên dưới của khung video.

Báo Người Việt hoan nghênh quý vị độc giả đóng góp và trao đổi ý kiến. Chúng tôi xin quý vị theo một số quy tắc sau đây:

Tôn trọng sự thật.
Tôn trọng các quan điểm bất đồng.
Dùng ngôn ngữ lễ độ, tương kính.
Không cổ võ độc tài phản dân chủ.
Không cổ động bạo lực và óc kỳ thị.
Không vi phạm đời tư, không mạ lỵ cá nhân cũng như tập thể.

Tòa soạn sẽ từ chối đăng tải các ý kiến không theo những quy tắc trên.

Xin quý vị dùng chữ Việt có đánh dấu đầy đủ. Những thư viết không dấu có thể bị từ chối vì dễ gây hiểu lầm cho người đọc. Tòa soạn có thể hiệu đính lời văn nhưng không thay đổi ý kiến của độc giả, và sẽ không đăng các bức thư chỉ lập lại ý kiến đã nhiều người viết. Việc đăng tải các bức thư không có nghĩa báo Người Việt đồng ý với tác giả.

Một phần ba gia đình trung lưu Mỹ bất ổn tài chánh

Có được số tiền $400 để trang trải cho chi phí khẩn cấp mới nghe qua có vẻ là điều không khó khăn gì đối với một gia đình hạng trung lưu ở Mỹ

Porsche vào top 3 hiệu xe ‘tin cậy’ nhất 2019 cùng với Lexus và Toyota

Hãng sản xuất xe Nhật Bản Toyota thống trị danh sách những hiệu xe đáng tin cậy nhất năm 2019 do J.D. Power thực hiện.

Ủy thác thay quyền quyết định

Một vị nọ không may bất thình lình bị cơn đột quỵ (stroke). Thân nhân gọi 911 đem vào nhà thương cứu cấp kịp thời. Nhờ bác sĩ giỏi tận tình chữa trị nên thoát được lưỡi hái tử thần.

Honda Ridgeline đời 2017-2019 có thể bị cháy vì xà phòng rửa xe

Honda đang chuẩn bị thu hồi hơn 100,000 xe pickup truck Ridgeline đời 2017- 2019 vì một lỗi có thể gây cháy sau khi rữa xe bằng xà phòng.

Mỹ: Số nợ tiền học không trả lên hơn $166 tỉ

Số vụ xù nợ tiền học hồi năm ngoái ở Mỹ đã tăng cao, lên tới con số kỷ lục là $166.3 tỉ trong quý 3 và $166.4 tỉ trong quý 4.

Vì sao sinh viên mới nên chọn vào đại học cộng đồng?

Vì đại học cộng đồng ngày càng tiến bộ, có nhiều đầu tư hơn, nên sinh viên nên cân nhắc chọn hệ thống đại học này.

Giải đáp Luật Di Trú: ‘Đang xin thẻ xanh, chồng đổi ý làm đơn ly dị’

Tôi là người bảo lãnh có ký đơn bảo trợ tài chánh (mẫu đơn I-864), nếu chúng tôi ly dị, tôi còn phải tiếp tục trách nhiệm những điều kiện trong đơn bảo trợ tài chánh hay không?

Thống Đốc Newsom mở rộng bảo hiểm y tế cho người dân California

Vài giờ sau khi nhậm chức, thống đốc California, ông Gavin Newsom, đã thách thức chính quyền Tổng Thống Trump bằng kế hoạch mở rộng bảo hiểm y tế cho nhiều người dân California.

Bán nhà dưới mức nợ và xiết nhà khác nhau như thế nào?

Bán dưới mức nợ và xiết nhà là những giải pháp dành cho các chủ nhà chậm trễ trong việc thanh toán tiền thế chấp căn nhà mà họ đã vay tiền để mua...

Lan man: Ngày Tết, Ngày Tình Yêu

“Yêu (mê)” với “con tim (và nguy hiểm hơn nếu cả (và thường là) với khối óc bị (tê mê)) mù lòa,” sẽ là “trái phá” hủy hoại sức khỏe của những người có liên quan.