Tunda ko‘rish texnikasi

Inson ko‘zining boshqa sezgi a’zolari kabi imkoniyatlari chegaralangan bo‘lib, belgilangan to‘lqin uzunliklari oralig‘idagi nurlarnigina ko‘ra oladi. Bu chegarani kengaytirishning iloji bormi? Nega hamma nurlarni ko‘rolmaymiz? Infraqizil nurlarni ko‘rsatuvchi texnik vositalar qanday ishlaydi? Ularning vazifasi nimalardan iborat? O‘ylaymizki, bu kabi qator savollarga ushbu maqoladan javob topasiz.

To‘lqinlar ummonidagi tomchi

Atrofimizdagi hamma narsa o‘zidan nur taratadi. Yanada aniqroq qilib aytganda, harorati molekulalar harakati to‘xtaydigan 0°K, ya’ni -273°S ga teng bo‘lmagan hamma narsa o‘zidan elektromagnit to‘lqin chiqaradi. Tarqalayotgan bu nurlarning to‘lqin uzunligi nanometr ulushlaridan yuzlab kilometrgacha bo‘lgan spektr oralig‘ida yotadi.

Deyarli hamma narsa harorati 0°K dan yuqori bo‘ladi. Demak, bir ma’noda biz elektromagnit to‘lqinlar ummonida yashaymiz. Lekin, ko‘zimiz ko‘radigan nurlar bu bepoyon ummondan bir tomchi, xolos.

Nurlarning ko‘rinish yoki ko‘rinmasligi ularning energiyasiga bog‘liq. Yorug‘lik nuri energiyasi quyidagi formula bilan hisoblab topiladi:

Y=h c/λ

H-Plank doimiysi (1,58 1034kalsek), C-yorug‘lik tezligi (310° m/s), λ- yorug‘lik to‘lqin uzunligi.

Demak, to‘lqin uzunligi qancha kichik bo‘lsa, uning energiyasi shuncha katta bo‘ladi.

To‘lqin uzunligi 0,3 mkm.dan qisqa nurlarning energiyasi ko‘zimizdagi oqsil molekulasi va nuklein kislotalarini zararlantiradigan darajada yuqori (ya’ni ko‘z bunga dosh berolmaydi) bo‘lsa, 1,8 mkm.dan katta to‘lqin uzunlikdagi yorug‘lik energiyasi sezgir pigment — rodopsinda fotokimyoviy jarayonni yuzaga keltirishi uchun kamlik qiladi. Inson ko‘zi esa 0,38-0,78 mkm. oralig‘idagi nurlarni ko‘rish imkoniyatiga ega. Bu oraliqqa kirmaydigan nurlarni ko‘rolmaymiz. Ammo infraqizil to‘lqinlarni sezishimiz mumkin.

Inson tanasida sovuqni his qiladigan 150 mingta retseptor bor. Ular, asosan, yuqori lab, burun, dahan, ko‘krak, peshona va barmoq terilarida joylashgan. 16 mingta issiqni his qiluvchi retseptor esa, asosan, burun uchi, qo‘ltiq osti va barmoq uchlarida joylashgan.

Inson ko‘zi qisqa to‘lqin uzunligidagi yuqori energiyali nurlarni ko‘rishga dosh berolmaydi. Ammo katta to‘lqin uzunligidagi nurlarning bizga ko‘rinmasligining boshqacha foydasi bor. Agar infraqizil nurlar bizga ko‘ringanida, biz kunduzi emas, faqat qorong‘uda ko‘rgan bo‘lardik. Ko‘zimizda ma’lum harorat (37°S) borligi uchun, u ham o‘zidan infraqizil nurlar diapazonida yotadigan nur chiqaradi. Ko‘zimizdan chiqayotgan infraqizil nur atrofni yaxshi ko‘rishimiz uchun halaqit berar, ammo qorong‘uda jismlarni aniq ko‘rishga xizmat qilardi. Biz ko‘radigan nurlar ma’lum yorug‘lik intensivligi bilan ham chegaralangan. Masalan, erta tongda atrofning g‘ira-shira ko‘rinishi yoki kuchli projektor shu’lasida ko‘rolmay, ko‘zingizni chirt yumgan paytingizni bir eslab ko‘ring. Ko‘zning to‘r pardasida yorug‘lik to‘lqin uzunligi va intensivligiga ko‘ra turli sezish xususiyatiga ega to‘rt xil retseptorlar mavjud. Ular — uch xildagi 6,5 million kolbacha va 100-124 million tayoqchadan iborat. Ko‘z qorachig‘i diafragmasi ko‘zga tushayotgan yorug‘lik oqimini sfinkter mushaklar orqali boshqaradi. Yorug‘da qorachig‘imiz kichraysa, qorong‘uda kattalashadi. Lekin juda kuchli yorug‘lik intensivligida ham qorachiqni ma’lum darajadan ortiq kichraytirib bo‘lmaydi. Bunday holatlarda qovoqlarimiz yordamga kelib, bizni kuchli yorug‘likning zararidan saqlab qoladi. Ko‘z qorachig‘i diafragmasi va qovoqlarimiz shu darajada tez ishlaydiki, biz o‘z xohishimiz bilan uning harakatini boshqarolmaymiz. Ko‘zimiz juda murakkab va nozik tuzilgani uchun o‘ta sezgir «qo‘riqchilar» bilan himoyalangan.

Qorong‘uda ko‘radigan hayvonlar

Inson aksariyat hollarda yangi texnologiyalarni jonli tabiatdan ilhom olgan holda yasaydi. Tunda ko‘rish asboblarini ixtiro qilishda ham ana shunday ilhom manbalarining roli beqiyos, albatta.

Qorong‘uda ko‘radigan jonzotlarning eng mashhuri shaqildoq ilondir. Shaqildoq ilonning atrofi to‘rlardan iborat ikkita konussimon chuqurchaga o‘xshash ko‘zi infraqizil nurni, boshqacha aytganda issiqlik nurlanishini qayd etish xususiyatiga ega. Olimlarning aniqlashicha, bu tur ilonlar haroratning 0,0018°S o‘zgarishini ham seza olishar ekan. Shaqildoq ilonning to‘rtta ko‘zi bo‘lib, ikkitasi kunduzi ko‘rish uchun mo‘ljallangan, qolgan ikkitasi esa issiqlik nurlanishi diapazonida ishlaydi. Qorong‘uda ko‘radigan ko‘zlaridan ilon tungi ov payti foydalanadi. Qurbaqa yoki sichqonning tana harorati mavjud muhitning haroratidan farq qilgani uchun shaqildoq ilon qorong‘uda o‘ljasini osongina ajratadi. Hatto oradagi masofani ham aniqlay oladi. Bizga yaxshi tanish bo‘lgan chivin issiqlik nurlanishini qayd etuvchi «antenna»ga ega jonzotlardan biri hisoblanadi. Shu bois qorong‘uda ham tanamizning ochiq qolgan qismini topa oladi va kelib chaqadi. Agar xonadagi kishilardan birining harorati yuqoriroq bo‘lsa, chivinlar o‘shanga hujum qilishadi. Himoyalanish maqsadida hadeb u yoq-bu yoqqa ag‘darilaverish natijasida badanimiz yanada qizib, chivinlarni o‘ziga ko‘proq jalb qiladi. Kana, bit kabi qonxo‘r hasharotlar ham issiqlik nurlanishiga sezgir maxsus antennalari yordamida ozuqalarini topib, hayotlarini davom ettirishadi.

Infraqizil nurlanishni sezuvchi asboblar

O‘ta kichik sezgir datchiklar bir taglikka joylashtirilib, infraqizil nurlarni qayd etuvchi kamera yasaladi. Bunday kamera yordamida qorong‘uda ham haroratga ko‘ra jismning shaklini ko‘rish mumkin. Infraqizil datchiklar majmuasi jismning o‘zi chiqarayotgan nurlanishni qayd etib, tasvir hosil qiladi. Oddiy videokamera esa jismdan qaytayotgan va sochilayotgan nurlanishni qayd etishga asoslangan bo‘ladi. Shu sabab videokamerada tasvir olinayotganda tashqi yorug‘likka ehtiyoj bor. Biroq infraqizil kamerada buning aksi, ya’ni atrof qancha qorong‘u va sovuq bo‘lsa, shuncha aniq tasvir hosil bo‘ladi. Misol uchun, qorong‘uda daraxtda uxlayotgan qushning tasvirini oson qayd qilish mumkin. Chunki uning harorati muhitga nisbatan yuqori bo‘lgani uchun o‘zidan farqli to‘lqin uzunligidagi infraqizil nurlarni chiqaradi. Hozirgi eng zamonaviy infraqizil kameralar 0,02°S harorat farqini sezish imkoniyatiga ega. Misol uchun, qorong‘uda turgan mashinaning harorati tinch turganida muhit harorati bilan bir xil bo‘ladi. Shuning uchun uni infraqizil kamera qayd etolmaydi. Ishga tushirilganida, mashinaning ba’zi qismlarida harorat oshadi. Bu harorat farqi juda kichik (0,02°S) bo‘lsa ham infraqizil kamera uni darhol tasvirda aks ettiradi. Infraqizil kamerani o‘sha haroratga moslab, yanada aniq tasvirni olish mumkin.

Infraqizil kameraning ishlash printsipi oddiy videokameranikidan uncha farq qilmaydi. Videokameradagi ko‘rinuvchi nurlarni qayd etadigan datchiklar o‘rniga infraqizil nurlar qabul qilgichlari o‘rnatilgan. Agar infraqizil mikrodatchiklar fotoqabulqilgichdan iborat bo‘lsa, ishlashi uchun uni suyuq azot haroratigacha (-196°S) sovutish talab qilinadi. Sababi, ulardagi sezgirlik tushayotgan nurning to‘lqin uzunligiga bog‘liq bo‘lgani uchun xona haroratida foto qabul qilgichdagi zaryadlar generatsiyasi to‘yinish nuqtasiga chiqadi va natijada infraqizil nurni sezmaydi. Termoelektrik materiallar asosida yasalgan infraqizil qabul qilgichlarni esa sovutish shart emas. Chunki ular kelib tushayotgan yorug‘likning to‘lqin uzunligiga emas, foton energiyasiga bog‘liq ravishda haroratning o‘zgarish effektiga asoslangan.

Hozirgi eng zamonaviy infraqizil kameralarning tagligida 900 x 1280 pikseli bor, ya’ni bunday kamera 1,25 million dona mikrosezgir element infraqizil qabul qilgichga ega. Ko‘zimizdagi retseptorlarning soni bilan solishtirsak, bu ko‘rsatkich 100 marta kam.

Infraqizil kamera yordamida ba’zan to‘siq yoki devor ortidagi ob’ektni ham ko‘rish mumkin. Lekin har doim emas. Chunki ob’ekt ko‘rinishi muhitning ba’zi shartlariga bog‘liq ravishda amalga oshadi. Masalan, biri po‘lat, ikkinchisi karton bo‘lgan ikkita to‘siqni olamiz. Bularning issiqlik o‘tkazuvchanligi bir-biridan farq qiladi. Po‘latniki katta, karton esa issiqlikni juda sekin utkazadi. Po‘lat tunuka orqasidagi ob’ekt uchun izotermik ekran vazifasini bajaradi. Ob’ektdan chiqayotgan issiqlik nurlanishi tunukaning issiqlik o‘tkazuvchanligidan katta ekanligi sabab tez yoyilib ketadi va tasvir hosil bo‘lmaydi. Faqat tunukaning harorati o‘zgarganiga qarab uning orqasida qandaydir issiq ob’ekt borligini bilish mumkin. Agar ob’ektni yupqa karton orqasiga qo‘ysak, shaklga monand tushgan infraqizil nurlanish tasviri tez yoyilib ketmaydi va natijada g‘ira-shira bo‘lsa-da, tasvirni qayd etish imkoni tug‘iladi. To‘siqning issiqlik o‘tkazuvchanligi qalinlik bo‘yicha katta, ammo sirt bo‘yicha kichik, ya’ni geterogen materialdan bo‘lsa, uning orqasida suyanib turgan ob’ektning aniq shaklini ko‘rish mumkin. Devor bilan ob’ekt orasidagi masofa tasvirni qayd etish vaqtini uzaytiradi, xolos. Inson terisida ham ana shunday geterogenlik (issiq to‘lqin uzatgich) xususiyati borligi uchun ichki to‘qimalardagi haroratni, qondagi harorat o‘zgarishlarini qayd etishning imkoni bor.

Infraqizil kamera qo‘llaniladigan sohalar

Infraqizil qabul qilgichlar, issiqlik nurlanishiga sezgir asboblarning qo‘llanilish sohasi juda keng qamrovli. Ular harorat nazorati muhim ahamiyatga ega har qanday tizimlarda ishlatiladi. Qorong‘uda ko‘radigan kameralar harbiy sohada juda asqotadi. Undan tashqari bunday kameralardan texnikada biror dvigatelning buzilgan yoki tez qizib ketadigan qismlarini aniqlashda, elektr va gaz tarmoqlarida nosoz joylarni topishda, zoologik tadqiqotlarda tunda hayvon va hasharotlarning hayot tarzini o‘rganishda foydalaniladi. Ayniqsa, kosmik fazoda, sun’iy yo‘ldosh va fazoviy kemalar faoliyatida infraqizil kamera juda qo‘l keladi. Infraqizil kameraning tibbiyotda tutgan o‘rni ham katta. U juda qisqa vaqt ichida zararsiz, og‘riqsiz va teginmasdan organizmdagi harorat taqsimotini aniqlab, bemorga tashxis qo‘yishda yordam beradi. Masalan, venalarning varikoz kengayishi kasalligi birinchi bosqichda aniqlansa, jarrohlik amaliyotini qo‘llashga hojat qolmaydi. Yuqorida aytib o‘tganimizdek, infraqizil kamera qon tomirlari va ichki to‘qimalarning harorat o‘zgarishini ham aniqlay oladi. Shuning uchun bir qator qon-tomir kasalliklarini ilk bosqichda aniqlashda ham u muhim ahamiyat kasb etadi. Xullas, infraqizil texnika hozirda rivojlanayotgan va ko‘pchilikni qiziqtirgan sohalardan biri. Ayni damda tunda ko‘radigan kameralar narxi biroz qimmat bo‘lsa-da, uni yanada takomillashtirish va arzonlashtirish borasida ham izlanishlar davom etmoqda. Bugun xavfsizlik maqsadida ko‘p joylarga o‘rnatilgan nazorat kameralarining yonida kelajakda tunda ham qayd etish xususiyatiga ega kameralar paydo bo‘lsa ajab emas.

Davron Musaxon,
fizika-matematika fanlari nomzodi


Ziyo istagan qalblar Telegram kanaliga marhamat!