Тунда кўриш техникаси

Инсон кўзининг бошқа сезги аъзолари каби имкониятлари чегараланган бўлиб, белгиланган тўлқин узунликлари оралиғидаги нурларнигина кўра олади. Бу чегарани кенгайтиришнинг иложи борми? Нега ҳамма нурларни кўролмаймиз? Инфрақизил нурларни кўрсатувчи техник воситалар қандай ишлайди? Уларнинг вазифаси нималардан иборат? Ўйлаймизки, бу каби қатор саволларга ушбу мақоладан жавоб топасиз.

Тўлқинлар уммонидаги томчи

Атрофимиздаги ҳамма нарса ўзидан нур таратади. Янада аниқроқ қилиб айтганда, ҳарорати молекулалар ҳаракати тўхтайдиган 0°К, яъни -273°С га тенг бўлмаган ҳамма нарса ўзидан электромагнит тўлқин чиқаради. Тарқалаётган бу нурларнинг тўлқин узунлиги нанометр улушларидан юзлаб километргача бўлган спектр оралиғида ётади.

Деярли ҳамма нарса ҳарорати 0°К дан юқори бўлади. Демак, бир маънода биз электромагнит тўлқинлар уммонида яшаймиз. Лекин, кўзимиз кўрадиган нурлар бу бепоён уммондан бир томчи, холос.

Нурларнинг кўриниш ёки кўринмаслиги уларнинг энергиясига боғлиқ. Ёруғлик нури энергияси қуйидаги формула билан ҳисоблаб топилади:

Y=h c/λ

H-Планк доимийси (1,58 1034калсек), C-ёруғлик тезлиги (310° м/с), λ- ёруғлик тўлқин узунлиги.

Демак, тўлқин узунлиги қанча кичик бўлса, унинг энергияси шунча катта бўлади.

Тўлқин узунлиги 0,3 мкм.дан қисқа нурларнинг энергияси кўзимиздаги оқсил молекуласи ва нуклеин кислоталарини зарарлантирадиган даражада юқори (яъни кўз бунга дош беролмайди) бўлса, 1,8 мкм.дан катта тўлқин узунликдаги ёруғлик энергияси сезгир пигмент — родопсинда фотокимёвий жараённи юзага келтириши учун камлик қилади. Инсон кўзи эса 0,38-0,78 мкм. оралиғидаги нурларни кўриш имкониятига эга. Бу оралиққа кирмайдиган нурларни кўролмаймиз. Аммо инфрақизил тўлқинларни сезишимиз мумкин.

Инсон танасида совуқни ҳис қиладиган 150 мингта ретсептор бор. Улар, асосан, юқори лаб, бурун, даҳан, кўкрак, пешона ва бармоқ териларида жойлашган. 16 мингта иссиқни ҳис қилувчи ретсептор эса, асосан, бурун учи, қўлтиқ ости ва бармоқ учларида жойлашган.

Инсон кўзи қисқа тўлқин узунлигидаги юқори энергияли нурларни кўришга дош беролмайди. Аммо катта тўлқин узунлигидаги нурларнинг бизга кўринмаслигининг бошқача фойдаси бор. Агар инфрақизил нурлар бизга кўринганида, биз кундузи эмас, фақат қоронғуда кўрган бўлардик. Кўзимизда маълум ҳарорат (37°С) борлиги учун, у ҳам ўзидан инфрақизил нурлар диапазонида ётадиган нур чиқаради. Кўзимиздан чиқаётган инфрақизил нур атрофни яхши кўришимиз учун ҳалақит берар, аммо қоронғуда жисмларни аниқ кўришга хизмат қиларди. Биз кўрадиган нурлар маълум ёруғлик интенсивлиги билан ҳам чегараланган. Масалан, эрта тонгда атрофнинг ғира-шира кўриниши ёки кучли прожектор шуъласида кўролмай, кўзингизни чирт юмган пайтингизни бир эслаб кўринг. Кўзнинг тўр пардасида ёруғлик тўлқин узунлиги ва интенсивлигига кўра турли сезиш хусусиятига эга тўрт хил ретсепторлар мавжуд. Улар — уч хилдаги 6,5 миллион колбача ва 100-124 миллион таёқчадан иборат. Кўз қорачиғи диафрагмаси кўзга тушаётган ёруғлик оқимини сфинктер мушаклар орқали бошқаради. Ёруғда қорачиғимиз кичрайса, қоронғуда катталашади. Лекин жуда кучли ёруғлик интенсивлигида ҳам қорачиқни маълум даражадан ортиқ кичрайтириб бўлмайди. Бундай ҳолатларда қовоқларимиз ёрдамга келиб, бизни кучли ёруғликнинг зараридан сақлаб қолади. Кўз қорачиғи диафрагмаси ва қовоқларимиз шу даражада тез ишлайдики, биз ўз хоҳишимиз билан унинг ҳаракатини бошқаролмаймиз. Кўзимиз жуда мураккаб ва нозик тузилгани учун ўта сезгир «қўриқчилар» билан ҳимояланган.

Қоронғуда кўрадиган ҳайвонлар

Инсон аксарият ҳолларда янги технологияларни жонли табиатдан илҳом олган ҳолда ясайди. Тунда кўриш асбобларини ихтиро қилишда ҳам ана шундай илҳом манбаларининг роли беқиёс, албатта.

Қоронғуда кўрадиган жонзотларнинг энг машҳури шақилдоқ илондир. Шақилдоқ илоннинг атрофи тўрлардан иборат иккита конуссимон чуқурчага ўхшаш кўзи инфрақизил нурни, бошқача айтганда иссиқлик нурланишини қайд этиш хусусиятига эга. Олимларнинг аниқлашича, бу тур илонлар ҳароратнинг 0,0018°С ўзгаришини ҳам сеза олишар экан. Шақилдоқ илоннинг тўртта кўзи бўлиб, иккитаси кундузи кўриш учун мўлжалланган, қолган иккитаси эса иссиқлик нурланиши диапазонида ишлайди. Қоронғуда кўрадиган кўзларидан илон тунги ов пайти фойдаланади. Қурбақа ёки сичқоннинг тана ҳарорати мавжуд муҳитнинг ҳароратидан фарқ қилгани учун шақилдоқ илон қоронғуда ўлжасини осонгина ажратади. Ҳатто орадаги масофани ҳам аниқлай олади. Бизга яхши таниш бўлган чивин иссиқлик нурланишини қайд этувчи «антенна»га эга жонзотлардан бири ҳисобланади. Шу боис қоронғуда ҳам танамизнинг очиқ қолган қисмини топа олади ва келиб чақади. Агар хонадаги кишилардан бирининг ҳарорати юқорироқ бўлса, чивинлар ўшанга ҳужум қилишади. Ҳимояланиш мақсадида ҳадеб у ёқ-бу ёққа ағдарилавериш натижасида баданимиз янада қизиб, чивинларни ўзига кўпроқ жалб қилади. Кана, бит каби қонхўр ҳашаротлар ҳам иссиқлик нурланишига сезгир махсус антенналари ёрдамида озуқаларини топиб, ҳаётларини давом эттиришади.

Инфрақизил нурланишни сезувчи асбоблар

Ўта кичик сезгир датчиклар бир тагликка жойлаштирилиб, инфрақизил нурларни қайд этувчи камера ясалади. Бундай камера ёрдамида қоронғуда ҳам ҳароратга кўра жисмнинг шаклини кўриш мумкин. Инфрақизил датчиклар мажмуаси жисмнинг ўзи чиқараётган нурланишни қайд этиб, тасвир ҳосил қилади. Оддий видеокамера эса жисмдан қайтаётган ва сочилаётган нурланишни қайд этишга асосланган бўлади. Шу сабаб видеокамерада тасвир олинаётганда ташқи ёруғликка эҳтиёж бор. Бироқ инфрақизил камерада бунинг акси, яъни атроф қанча қоронғу ва совуқ бўлса, шунча аниқ тасвир ҳосил бўлади. Мисол учун, қоронғуда дарахтда ухлаётган қушнинг тасвирини осон қайд қилиш мумкин. Чунки унинг ҳарорати муҳитга нисбатан юқори бўлгани учун ўзидан фарқли тўлқин узунлигидаги инфрақизил нурларни чиқаради. Ҳозирги энг замонавий инфрақизил камералар 0,02°С ҳарорат фарқини сезиш имкониятига эга. Мисол учун, қоронғуда турган машинанинг ҳарорати тинч турганида муҳит ҳарорати билан бир хил бўлади. Шунинг учун уни инфрақизил камера қайд этолмайди. Ишга туширилганида, машинанинг баъзи қисмларида ҳарорат ошади. Бу ҳарорат фарқи жуда кичик (0,02°С) бўлса ҳам инфрақизил камера уни дарҳол тасвирда акс эттиради. Инфрақизил камерани ўша ҳароратга мослаб, янада аниқ тасвирни олиш мумкин.

Инфрақизил камеранинг ишлаш принтсипи оддий видеокамераникидан унча фарқ қилмайди. Видеокамерадаги кўринувчи нурларни қайд этадиган датчиклар ўрнига инфрақизил нурлар қабул қилгичлари ўрнатилган. Агар инфрақизил микродатчиклар фотоқабулқилгичдан иборат бўлса, ишлаши учун уни суюқ азот ҳароратигача (-196°С) совутиш талаб қилинади. Сабаби, улардаги сезгирлик тушаётган нурнинг тўлқин узунлигига боғлиқ бўлгани учун хона ҳароратида фото қабул қилгичдаги зарядлар генератсияси тўйиниш нуқтасига чиқади ва натижада инфрақизил нурни сезмайди. Термоэлектрик материаллар асосида ясалган инфрақизил қабул қилгичларни эса совутиш шарт эмас. Чунки улар келиб тушаётган ёруғликнинг тўлқин узунлигига эмас, фотон энергиясига боғлиқ равишда ҳароратнинг ўзгариш эффектига асосланган.

Ҳозирги энг замонавий инфрақизил камераларнинг таглигида 900 х 1280 пиксели бор, яъни бундай камера 1,25 миллион дона микросезгир элемент инфрақизил қабул қилгичга эга. Кўзимиздаги ретсепторларнинг сони билан солиштирсак, бу кўрсаткич 100 марта кам.

Инфрақизил камера ёрдамида баъзан тўсиқ ёки девор ортидаги объектни ҳам кўриш мумкин. Лекин ҳар доим эмас. Чунки объект кўриниши муҳитнинг баъзи шартларига боғлиқ равишда амалга ошади. Масалан, бири пўлат, иккинчиси картон бўлган иккита тўсиқни оламиз. Буларнинг иссиқлик ўтказувчанлиги бир-биридан фарқ қилади. Пўлатники катта, картон эса иссиқликни жуда секин утказади. Пўлат тунука орқасидаги объект учун изотермик экран вазифасини бажаради. Объектдан чиқаётган иссиқлик нурланиши тунуканинг иссиқлик ўтказувчанлигидан катта эканлиги сабаб тез ёйилиб кетади ва тасвир ҳосил бўлмайди. Фақат тунуканинг ҳарорати ўзгарганига қараб унинг орқасида қандайдир иссиқ объект борлигини билиш мумкин. Агар объектни юпқа картон орқасига қўйсак, шаклга монанд тушган инфрақизил нурланиш тасвири тез ёйилиб кетмайди ва натижада ғира-шира бўлса-да, тасвирни қайд этиш имкони туғилади. Тўсиқнинг иссиқлик ўтказувчанлиги қалинлик бўйича катта, аммо сирт бўйича кичик, яъни гетероген материалдан бўлса, унинг орқасида суяниб турган объектнинг аниқ шаклини кўриш мумкин. Девор билан объект орасидаги масофа тасвирни қайд этиш вақтини узайтиради, холос. Инсон терисида ҳам ана шундай гетерогенлик (иссиқ тўлқин узатгич) хусусияти борлиги учун ички тўқималардаги ҳароратни, қондаги ҳарорат ўзгаришларини қайд этишнинг имкони бор.

Инфрақизил камера қўлланиладиган соҳалар

Инфрақизил қабул қилгичлар, иссиқлик нурланишига сезгир асбобларнинг қўлланилиш соҳаси жуда кенг қамровли. Улар ҳарорат назорати муҳим аҳамиятга эга ҳар қандай тизимларда ишлатилади. Қоронғуда кўрадиган камералар ҳарбий соҳада жуда асқотади. Ундан ташқари бундай камералардан техникада бирор двигателнинг бузилган ёки тез қизиб кетадиган қисмларини аниқлашда, электр ва газ тармоқларида носоз жойларни топишда, зоологик тадқиқотларда тунда ҳайвон ва ҳашаротларнинг ҳаёт тарзини ўрганишда фойдаланилади. Айниқса, космик фазода, сунъий йўлдош ва фазовий кемалар фаолиятида инфрақизил камера жуда қўл келади. Инфрақизил камеранинг тиббиётда тутган ўрни ҳам катта. У жуда қисқа вақт ичида зарарсиз, оғриқсиз ва тегинмасдан организмдаги ҳарорат тақсимотини аниқлаб, беморга ташхис қўйишда ёрдам беради. Масалан, веналарнинг варикоз кенгайиши касаллиги биринчи босқичда аниқланса, жарроҳлик амалиётини қўллашга ҳожат қолмайди. Юқорида айтиб ўтганимиздек, инфрақизил камера қон томирлари ва ички тўқималарнинг ҳарорат ўзгаришини ҳам аниқлай олади. Шунинг учун бир қатор қон-томир касалликларини илк босқичда аниқлашда ҳам у муҳим аҳамият касб этади. Хуллас, инфрақизил техника ҳозирда ривожланаётган ва кўпчиликни қизиқтирган соҳалардан бири. Айни дамда тунда кўрадиган камералар нархи бироз қиммат бўлса-да, уни янада такомиллаштириш ва арзонлаштириш борасида ҳам изланишлар давом этмоқда. Бугун хавфсизлик мақсадида кўп жойларга ўрнатилган назорат камераларининг ёнида келажакда тунда ҳам қайд этиш хусусиятига эга камералар пайдо бўлса ажаб эмас.

Даврон Мусахон,
физика-математика фанлари номзоди


Зиё истаган қалблар Telegram каналига марҳамат!