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A diferença entre visão noturna e infravermelha é bem sutil e muitas vezes não faz muita diferença na prática: uma usa luz amplificada, a outra usa luz invisível. A maioria dos equipamentos de visão noturna usa tecnologia infravermelha, mas nem sempre é usada uma imagem infravermelha na visão noturna. O que aparece nas lentes de uma câmera de infravermelho é uma visualização do comprimento de onda de luz logo abaixo do espectro visível. Na visão noturna, a câmera amplifica quantidades mínimas de luz do ambiente.
Espectro de luz
Óculos infravermelhos podem replicar imagens em condições de baixa luminosidade, explorando a radiação de luz emitida nos comprimentos de onda de 0,7 a 30 mícrons, logo abaixo dos comprimentos visíveis ao olho humano. Mesmo em uma noite escura, nublada e sem lua, a maioria dos objetos continua a emitir o infravermelho térmico, uma onda vermelha invisível com um comprimento entre 3 e 30 mícrons. Esses são os comprimentos de onda que aparecem como uma imagem de radiação térmica.
Luz amplificada
A maior parte da tecnologia de visão noturna utiliza algum tipo de imagem infravermelha para formar imagens no escuro. Além do infravermelho, uma parte da tecnologia de visão noturna também inclui a amplificação de uma luz quase imperceptível. Mesmo em condições em que um humano não possa ver a mão na frente do rosto, os gatos, aves de rapina e outras criaturas noturnas dispõem de bastante luz para se guiar em uma noite escura. A amplificação de luz intensifica níveis imperceptíveis de luz visível.
Imagem térmica
A imagem térmica é uma aproximação digital de uma luz imperceptível ao olho humano. Dispositivos de carga acoplada (DCAs) recebem luz no comprimento de onda infravermelho, logo abaixo do espectro de luz visível, e um processador computadorizado traduz esses comprimentos de onda em imagens digitais que possam ser projetadas em uma tela. Toda a matéria emite infravermelho térmico, mesmo quando não há luz visível presente. Algumas das tecnologias de infravermelho mais sensíveis podem revelar imagens a mais de 300 m de distância.
Amplificação de luz
Equipamentos de luz amplificada recebem níveis mínimos de luz visível na forma de fótons. Esses fótons passam por um fotocátodo que os converte em elétrons. Os elétrons atravessam uma placa de microcanais, liberando milhões de outros elétrons e amplificando o sinal. Uma tela de fósforo então os converte novamente em fótons. Esses fótons reconvertidos contém as imagens originais, porém muito mais fortes. Uma vez que a amplificação de luz utiliza a luz refletida, objetos com uma superfície opaca ou escura podem ser difíceis de detectar, mesmo com uma tecnologia sofisticada de amplificação.