□共　田

世界上第一种夜视瞄准镜

地球在围绕太阳公转的同时自转，因此有日和夜的交替。人类习惯于昼间行动，本身没有多少夜视能力。每当夜幕降临，在人类的眼中，五彩缤纷的世界黯然失色，变得模糊不清，致使人类的活动受到很大的限制。

在人类历史的很长一段时期内，战争活动主要是在白天进行。但是由于夜暗为人们提供了良好的保护，古今中外的军事家都力图利用夜幕的隐蔽性，对敌发起突然进攻，或利用夜幕的掩护进行战场机动，因此夜战也是一种很重要的作战模式，对装备较差的一方尤其如此。

但是夜幕毕竟是军事行动的障碍，它在隐蔽自己的同时，也影响己方的机动。充分利用夜暗的“利”，克服它的“弊”，是军事技术人员力求解决的课题。军事需求不断牵动装备的发展，随着科学技术的进步，在第二次世界大战后期，出现了第一种能够克服夜暗障碍，在夜暗中也能看清敌人的夜视装置，即主动红外夜视镜。

据记载，德国和美国都在第二次世界大战即将结束之际研制出了主动红外夜视镜。德国制造的Zielgeraet1299型主动红外瞄准镜代号为“吸血鬼”，可装在StG44突击步枪上，曾经在1945年初投入实战试用，不到一个班的德军在德国西部黑森林地区把英军一个排的巡逻队消灭一半以上。德军不但设计了主动红外瞄准镜，还在装甲车上试验了用于夜间驾驶的红外装置。美国研制的主动红外瞄准镜叫T－120，装在M3卡宾枪上作为夜间狙击之用。这种夜视装备，约有200具赶上了琉球登陆战。当时守岛日军利用岩洞等复杂地形昼伏夜出顽强抵抗，但他们一走出洞口就遭狙击，损失惨重。据称在开战的第一周内，伤亡的日军中有30％是倒在这些配有夜视镜的狙击步枪下的。

什么是红外光

这种神奇的瞄准镜是什么样的仪器?为什么在夜间也能看见目标呢?要回答这个问题还得从光谱和人眼的视觉特性说起。

天天都看见的光到底是什么，经过漫长的研究，人们逐渐有了了解。对光的本性，有波动理论和粒子理论两种解释。波动理论认为光是一种波，粒子理论认为光是一种粒子。现代科学认为，光是具有波粒二象性的基本粒子。它在传播过程中主要表现出波动性，而在与物质发生作用时主要表现出粒子性。低频光波主要表现出波动性，高频光波主要表现出粒子性。

按照光的波动理论，人眼可以看见的光是整个电磁波谱的一部分，其波长在380nm到780nm之间(1nm等于10－9m)。波长比光波长的，有微波、无线电波、长波震荡等，波长短于光波的，有X射线、γ射线、宇宙射线等，这些电磁波都是人眼看不到的。

波长从380nm～780nm的可见光呈红橙黄绿蓝靛紫等颜色。太阳光是混合光，呈白色，用玻璃三棱镜可以将太阳光分为彩色光带，这是人们较早就已经认识到的。1800年英国科学家赫胥尔在研究光和热的关系时，用三棱镜将阳光分成彩色光带，用温度计测量阳光彩带各部位的温度时，发现了一个奇异的现象，即在彩带光谱红光一侧之处的黑暗处，有一高温区。赫胥尔推断有“不可见光线”照到该处，认为太阳发出的热辐射中至少部分地包含着这种光线。

此后经过科学家们的研究，知道这种辐射在反射、折射、衍射、偏振等方面的特性均与可见光相同。因此确认在可见光谱红色区域之外，存在着人眼看不见的与可见光本质相同的辐射。光学上将赫胥尔发现的这种辐射称为“红外光”、“红外线”或“红外辐射”。在电磁波谱上，红外光位于可见光与微波之间，波长约800nm到1μm(1μm等于10－6m)。红外光又分为近、中、远红外光(波长由短到长)。

主动红外夜视系统的原理

如前所述，人眼只能看到380～780nm的光波，并且对波长为555nm附近的绿色光最敏感。那么又怎么能够利用不可见的红外光达到夜视的目的呢?

夜间用普通手电筒照射目标时，手电筒发出可见光，目标被照亮，可以达到“显露对方”的目的。但是对方也能看到手电筒发出的光，就难以做到“隐蔽自己”了。红外光是人眼不可见光，用红外“电筒”照射目标，对方肉眼是看不到“电筒”的。这样就既可以显露对方又能隐蔽自己了。主动红外瞄准镜就是按照这一思路设计的。

实现这一思路需要解决的主要问题，一是要有能发出红外光的“电筒”，二要能看清被红外光“照亮”的目标。

对于第一个问题，解决起来相对容易一些，许多辐射源在发出白光的同时，也发出红外光。例如太阳光的波长在200nm到5μm之间，即包含红外光。许多“白炽”灯也发出红外光。只要找到能够发出较强红外光的光源，用适当的滤光片不让可见光射出，就可制造出红外探照灯来。

关键是要解决第二个问题，即要能看清被红外灯“照亮”的目标。这一要求似乎是难以实现的，但是经过科学家不懈的努力，到20世纪30年代，荷兰、德国和美国都各自研制出了红外变像管，将红外光的图像转变成可见光的图像，解决了这一难题。

红外变像管是一种电真空器件。它由光电阴极、电子光学系统和荧光屏3个主要部分组成。光电阴级是用对红外光敏感的材料制成的，红外光射到这种材料上时，会释放出电子，光的强度越大，放出的电子越多。电子光学系统由一定形状的电极构成，加上高电压形成电磁场，使电子按规定的路线运动并加速。荧光屏由发光粉在玻璃或金属制的基板上淀积而成，发光粉在电子的作用下能发出人眼可见的光。

红外变像管的工作过程是：由景物反射的红外光经由物镜在光电阴极的外表面形成红外光图像时，在光电阴极的内表面就产生了一个电子密度与红外光强度分布相对应的电子图像。这种能量较低的电子图像经过电子光学系统的加速(和正确聚焦)，在荧光屏上形成能量较高的电子图像。荧光屏又将电子图像转换成人眼可见的图像。这样，被红外光照射的景物就能被人看到了。

根据所用电子光学系统的样式，红外变像管分为近贴式和静电聚焦式两类。近贴式变像管的电子光学系统类似于一个电容器，它的两个电极就是光电阴极和荧光屏，电子从光电阴极不经聚焦飞向贴得很近的荧光屏[图3(a)]，与玻璃透镜构成的光学系统能使光线聚焦成像。静电聚焦式变像管的电子光学系统可以使电子聚焦成像[图3(b)]。

红外变像管的研制成功，使人眼能够看到红外图像。将红外探照灯与装有红外变像管的仪器配合使用，人类第一次能够看清楚黑暗中的景物，由此制造出了第一种夜视镜(图4)。将这种夜视镜中加入瞄准标记，即成为夜视瞄准镜。

这种夜视瞄准镜原先叫做“红外线瞄准镜”。20世纪70年代出现了更为先进的红外瞄准镜即热成像瞄准镜。热成像瞄准镜不必用红外探照灯照射目标，可以直接“看”到目标及其背景发出的微弱红外光，根据它们的强弱识别目标。为了区分这两种红外瞄准镜，就将原先的“红外线瞄准镜”改称“主动红外瞄准镜”，以表示这种瞄准镜需要用红外灯照射目标，工作方式具有“主动性”，不像热成像瞄准镜只需“被动”接收红外光即可工作。(待续)

(编辑/李光亚)