原子不断地以光子的形式释放能量。举例来说，当烤面包炉内的发热器之所以会变成亮红色，就是因为原子被热力激发，释放出了红色的光子。激发态的电子比未受激发的电子具有更高的能量，并且正是由于电子吸收了若干能量才达到了激发水平，它会将这一能量释放出来以回归基态。这是因为，一般的红外夜视仪是通过镜头直接观测目标，所以看到的视野和望远镜一样是镜头的圆形的。这一能量会以光子的形式（光能）被释放出来。发射出的光子具有特定的波长（颜色），这取决于释出光子时电子的能量。

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夜视仪工作原理。1.用一种特别制造的透镜，能够将视野内物体发出的红外线会聚起来。2.红外线探测元上的相控阵能够扫描会聚的光线。探测元能够生成非常详细的温度样式图，称为温谱图。夜视仪的工作原理是环境中的光线进入夜视仪中，照射到阴极光电管传感器上，传感器将光线转化为电子。大约只需1/30秒，探测阵列就能获取温度信息，并制成温谱图。这些信息是从探测阵列视域场中数千个探测点上获取的。

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第三代——目前美军采用第三代技术。尽管其原理与第二代相比并无本质区别，但这一代夜视仪的分辨率和敏感度要更好。这是因为其光电阴极由制成，这种物质有助于提高光子转化为电子的效率。另外，MCP上还覆有一个离子壁垒层，能够有效地增加管道寿命。

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