Ночезрительная труба.

Размышляя об особенностях зрительных труб и о нуждах мореплавания, Ломоносов пришел к выводу, что морскую подзорную трубу можно сделать «ночезрительной», то есть способной не только приближать изображение удаленных предметов, но и показывать их явственнее в сумеречное время.

Современники Ломоносова отнеслись к его открытию с недоверием. Несмотря на все доказательства, они не смогли понять разницы между обычной подзорной трубой и ночезрительной.

Только уже в наше время академик С. И. Вавилов доказал правоту Ломоносова, и под его руководством были построены ночезрительные бинокли и трубы.

Однако преимущества ночезрительной трубы перед обыкновенной невелики. Ночезрительная труба способна улучшать видимость в 3–4 раза и то только в сумеречное время, ночью же и она бессильна.

Такая труба не может считаться настоящим «ночеглядом», потому что ее устройство основано на применении световых лучей. Где света нет — труба «слепа». Но ведь кроме лучей видимого света в природе существуют родственные световым «черные» лучи — инфракрасные и ультрафиолетовые. Нельзя ли ими воспользоваться для создания настоящего «ночегляда»?

Ультрафиолетовые лучи не способны преодолевать в воздухе большие расстояния. Они быстро гаснут, то есть рассеиваются и поглощаются частицами воздуха. Их применять в ночезрительной оптике нет смысла.

Инфракрасные лучи, наоборот, вполне пригодны. По своим оптическим свойствам они мало отличаются от световых. Инфракрасные лучи преломляются и отражаются так же, как и световые, но лучше их проходят сквозь туман.

Источником инфракрасных лучей служат любые раскаленные или даже нагретые предметы. Не только свеча, костер, лампочка или солнце испускают этот вид лучей, но и кипящий самовар, вытопленная печь, горячий утюг — также являются инфракрасными «фонарями».

Лучами-невидимками воспользовались сначала фотографы. Они изобрели особые химические составы, которые делают фотографические пластинки чувствительными к инфракрасному излучению.

Снимки, сделанные на таких пластинках, показали, как выглядит мир, озаренный инфракрасными лучами. Черный уголь, вытащенный из печки, получался белым, как снег, а снег — черным, как уголь. Стог сухого сена выглядел темным, а стог гниющего, прелого сена — светлым.

Печи, самовары, утюги — все горячее светилось, было видно, как сияние горячего утюга озаряет окружающие его предметы.

Пейзаж, сфотографированный в жаркий июльский полдень при ярком солнечном свете, производит впечатление снимка, сделанного при лунном освещении в январе: черное небо и белый снег (рис. 108 а и б). Листва деревьев и трава очень хорошо отражают инфракрасные лучи, и поэтому зелень кажется как бы усыпанной снегом.

Рис. 108а. Снимок, сделанный на обычных пластинках.

Рис. 108б. Тот же пейзаж, но сфотографированный в инфракрасных лучах.

Воздух же прозрачен для этих лучей, и небо выглядит темным.

Самая важная особенность снимков, сделанных в инфракрасных лучах, заключается в том, что на них хорошо видны очень удаленные предметы — горы, высокие башни, заводские трубы. С помощью инфракрасной фотографии удавалось получать «портреты» гор, расположенных в 200 километрах от фотоаппарата.

Математический расчет показывает, что гора высотой в 5000 метров видна на расстоянии 268 километров. Однако видеть горы на таком удалении случается только при очень большой прозрачности воздуха, а это бывает крайне редко.

Для инфракрасных лучей даже облака, клубы дыма или пыли до некоторой степени прозрачны. Легкая дымка, заволакивающая даль, и подавно не служит для них препятствием.

Поэтому все, скрытое от глаз этой дымкой, прекрасно получается на снимках, сделанных в инфракрасных лучах.

Замечательные свойства инфракрасных лучей не замедлили привлечь внимание изобретателей, работавших в области электронных приборов. Эти лучи давали возможность построить приборы, позволяющие видеть в полной темноте.

Задача изобретателей облегчалась тем, что современные кислородно-цезиевые фотоэлементы чувствительны именно к инфракрасным лучам. Они даже более восприимчивы к ним, чем к обычным видимым лучам.

Каждый объектив ночезрительного бинокля отбрасывает изображение рассматриваемых предметов на отдельный полупрозрачный кислородно-цезиевый фотокатод.

Фотокатоды делают полупрозрачными, то есть светочувствительный состав наносят прямо на стекло баллона с его внутренней стороны. Свет падает на кислородно-цезиевый слой сквозь стекло. Инфракрасные лучи выбивают из фотокатодов электроны. В темных местах изображений, где лучи слабы, из фотокатодов вылетает электронов меньше, а в светлых — больше. Но электроны, выбитые светом, вылетают не на освещенную сторону фотокатода, а на противоположную, теневую сторону, они летят внутрь баллона, в том же направлении, в каком идут световые лучи.

Получается нечто вроде эстафеты — инфракрасные лучи приносят изображение на фотокатод, а дальше его подхватывают электронные лучи.

За фотокатодами помещаются электронные линзы — электронные объективы, дающие электронные изображения фотокатодов на люминесцирующих экранах. На них тогда появляются видимые глазом изображения предметов, которые можно рассматривать в окуляры обоими глазами, как в театральном бинокле (рис. 109) с увеличением в 2–3 раза.

Рис. 109. Схема одной из трубок бинокля для видения в инфракрасных лучах.

Такой прибор получил название электроннооптического преобразователя — он преобразует невидимое изображение в инфракрасных лучах в видимое.