□共　田

世界上第一種夜視瞄準(zhǔn)鏡

地球在圍繞太陽公轉(zhuǎn)的同時自轉(zhuǎn)，因此有日和夜的交替。人類習(xí)慣于晝間行動，本身沒有多少夜視能力。每當(dāng)夜幕降臨，在人類的眼中，五彩繽紛的世界黯然失色，變得模糊不清，致使人類的活動受到很大的限制。

在人類歷史的很長一段時期內(nèi)，戰(zhàn)爭活動主要是在白天進(jìn)行。但是由于夜暗為人們提供了良好的保護(hù)，古今中外的軍事家都力圖利用夜幕的隱蔽性，對敵發(fā)起突然進(jìn)攻，或利用夜幕的掩護(hù)進(jìn)行戰(zhàn)場機(jī)動，因此夜戰(zhàn)也是一種很重要的作戰(zhàn)模式，對裝備較差的一方尤其如此。

但是夜幕畢竟是軍事行動的障礙，它在隱蔽自己的同時，也影響己方的機(jī)動。充分利用夜暗的“利”，克服它的“弊”，是軍事技術(shù)人員力求解決的課題。軍事需求不斷牽動裝備的發(fā)展，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在第二次世界大戰(zhàn)后期，出現(xiàn)了第一種能夠克服夜暗障礙，在夜暗中也能看清敵人的夜視裝置，即主動紅外夜視鏡。

據(jù)記載，德國和美國都在第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束之際研制出了主動紅外夜視鏡。德國制造的Zielgeraet1299型主動紅外瞄準(zhǔn)鏡代號為“吸血鬼”，可裝在StG44突擊步槍上，曾經(jīng)在1945年初投入實戰(zhàn)試用，不到一個班的德軍在德國西部黑森林地區(qū)把英軍一個排的巡邏隊消滅一半以上。德軍不但設(shè)計了主動紅外瞄準(zhǔn)鏡，還在裝甲車上試驗了用于夜間駕駛的紅外裝置。美國研制的主動紅外瞄準(zhǔn)鏡叫T－120，裝在M3卡賓槍上作為夜間狙擊之用。這種夜視裝備，約有200具趕上了琉球登陸戰(zhàn)。當(dāng)時守島日軍利用巖洞等復(fù)雜地形晝伏夜出頑強(qiáng)抵抗，但他們一走出洞口就遭狙擊，損失慘重。據(jù)稱在開戰(zhàn)的第一周內(nèi)，傷亡的日軍中有30％是倒在這些配有夜視鏡的狙擊步槍下的。

什么是紅外光

這種神奇的瞄準(zhǔn)鏡是什么樣的儀器?為什么在夜間也能看見目標(biāo)呢?要回答這個問題還得從光譜和人眼的視覺特性說起。

天天都看見的光到底是什么，經(jīng)過漫長的研究，人們逐漸有了了解。對光的本性，有波動理論和粒子理論兩種解釋。波動理論認(rèn)為光是一種波，粒子理論認(rèn)為光是一種粒子?，F(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為，光是具有波粒二象性的基本粒子。它在傳播過程中主要表現(xiàn)出波動性，而在與物質(zhì)發(fā)生作用時主要表現(xiàn)出粒子性。低頻光波主要表現(xiàn)出波動性，高頻光波主要表現(xiàn)出粒子性。

按照光的波動理論，人眼可以看見的光是整個電磁波譜的一部分，其波長在380nm到780nm之間(1nm等于10－9m)。波長比光波長的，有微波、無線電波、長波震蕩等，波長短于光波的，有X射線、γ射線、宇宙射線等，這些電磁波都是人眼看不到的。

波長從380nm～780nm的可見光呈紅橙黃綠藍(lán)靛紫等顏色。太陽光是混合光，呈白色，用玻璃三棱鏡可以將太陽光分為彩色光帶，這是人們較早就已經(jīng)認(rèn)識到的。1800年英國科學(xué)家赫胥爾在研究光和熱的關(guān)系時，用三棱鏡將陽光分成彩色光帶，用溫度計測量陽光彩帶各部位的溫度時，發(fā)現(xiàn)了一個奇異的現(xiàn)象，即在彩帶光譜紅光一側(cè)之處的黑暗處，有一高溫區(qū)。赫胥爾推斷有“不可見光線”照到該處，認(rèn)為太陽發(fā)出的熱輻射中至少部分地包含著這種光線。

此后經(jīng)過科學(xué)家們的研究，知道這種輻射在反射、折射、衍射、偏振等方面的特性均與可見光相同。因此確認(rèn)在可見光譜紅色區(qū)域之外，存在著人眼看不見的與可見光本質(zhì)相同的輻射。光學(xué)上將赫胥爾發(fā)現(xiàn)的這種輻射稱為“紅外光”、“紅外線”或“紅外輻射”。在電磁波譜上，紅外光位于可見光與微波之間，波長約800nm到1μm(1μm等于10－6m)。紅外光又分為近、中、遠(yuǎn)紅外光(波長由短到長)。

主動紅外夜視系統(tǒng)的原理

如前所述，人眼只能看到380～780nm的光波，并且對波長為555nm附近的綠色光最敏感。那么又怎么能夠利用不可見的紅外光達(dá)到夜視的目的呢?

夜間用普通手電筒照射目標(biāo)時，手電筒發(fā)出可見光，目標(biāo)被照亮，可以達(dá)到“顯露對方”的目的。但是對方也能看到手電筒發(fā)出的光，就難以做到“隱蔽自己”了。紅外光是人眼不可見光，用紅外“電筒”照射目標(biāo)，對方肉眼是看不到“電筒”的。這樣就既可以顯露對方又能隱蔽自己了。主動紅外瞄準(zhǔn)鏡就是按照這一思路設(shè)計的。

實現(xiàn)這一思路需要解決的主要問題，一是要有能發(fā)出紅外光的“電筒”，二要能看清被紅外光“照亮”的目標(biāo)。

對于第一個問題，解決起來相對容易一些，許多輻射源在發(fā)出白光的同時，也發(fā)出紅外光。例如太陽光的波長在200nm到5μm之間，即包含紅外光。許多“白熾”燈也發(fā)出紅外光。只要找到能夠發(fā)出較強(qiáng)紅外光的光源，用適當(dāng)?shù)臑V光片不讓可見光射出，就可制造出紅外探照燈來。

關(guān)鍵是要解決第二個問題，即要能看清被紅外燈“照亮”的目標(biāo)。這一要求似乎是難以實現(xiàn)的，但是經(jīng)過科學(xué)家不懈的努力，到20世紀(jì)30年代，荷蘭、德國和美國都各自研制出了紅外變像管，將紅外光的圖像轉(zhuǎn)變成可見光的圖像，解決了這一難題。

紅外變像管是一種電真空器件。它由光電陰極、電子光學(xué)系統(tǒng)和熒光屏3個主要部分組成。光電陰級是用對紅外光敏感的材料制成的，紅外光射到這種材料上時，會釋放出電子，光的強(qiáng)度越大，放出的電子越多。電子光學(xué)系統(tǒng)由一定形狀的電極構(gòu)成，加上高電壓形成電磁場，使電子按規(guī)定的路線運(yùn)動并加速。熒光屏由發(fā)光粉在玻璃或金屬制的基板上淀積而成，發(fā)光粉在電子的作用下能發(fā)出人眼可見的光。

紅外變像管的工作過程是：由景物反射的紅外光經(jīng)由物鏡在光電陰極的外表面形成紅外光圖像時，在光電陰極的內(nèi)表面就產(chǎn)生了一個電子密度與紅外光強(qiáng)度分布相對應(yīng)的電子圖像。這種能量較低的電子圖像經(jīng)過電子光學(xué)系統(tǒng)的加速(和正確聚焦)，在熒光屏上形成能量較高的電子圖像。熒光屏又將電子圖像轉(zhuǎn)換成人眼可見的圖像。這樣，被紅外光照射的景物就能被人看到了。

根據(jù)所用電子光學(xué)系統(tǒng)的樣式，紅外變像管分為近貼式和靜電聚焦式兩類。近貼式變像管的電子光學(xué)系統(tǒng)類似于一個電容器，它的兩個電極就是光電陰極和熒光屏，電子從光電陰極不經(jīng)聚焦飛向貼得很近的熒光屏[圖3(a)]，與玻璃透鏡構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)能使光線聚焦成像。靜電聚焦式變像管的電子光學(xué)系統(tǒng)可以使電子聚焦成像[圖3(b)]。

紅外變像管的研制成功，使人眼能夠看到紅外圖像。將紅外探照燈與裝有紅外變像管的儀器配合使用，人類第一次能夠看清楚黑暗中的景物，由此制造出了第一種夜視鏡(圖4)。將這種夜視鏡中加入瞄準(zhǔn)標(biāo)記，即成為夜視瞄準(zhǔn)鏡。

這種夜視瞄準(zhǔn)鏡原先叫做“紅外線瞄準(zhǔn)鏡”。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了更為先進(jìn)的紅外瞄準(zhǔn)鏡即熱成像瞄準(zhǔn)鏡。熱成像瞄準(zhǔn)鏡不必用紅外探照燈照射目標(biāo)，可以直接“看”到目標(biāo)及其背景發(fā)出的微弱紅外光，根據(jù)它們的強(qiáng)弱識別目標(biāo)。為了區(qū)分這兩種紅外瞄準(zhǔn)鏡，就將原先的“紅外線瞄準(zhǔn)鏡”改稱“主動紅外瞄準(zhǔn)鏡”，以表示這種瞄準(zhǔn)鏡需要用紅外燈照射目標(biāo)，工作方式具有“主動性”，不像熱成像瞄準(zhǔn)鏡只需“被動”接收紅外光即可工作。(待續(xù))

(編輯/李光亞)