原子由原子核（包括质子和中子）和电子云构成。我们可以将电子云中的电子设想成在不同轨道上围绕着原子核运动。现在还无法观察到电子的离散轨道，但把这些轨道设想成原子不同的能级会更容易理解。换句话说，如果我们向原子施加一定的热能，可以预见的是，一些处于低能轨道的电子会转移到高能轨道上，即离原子核更远。电子转移到高能轨道后，较终仍要回到基态。在此过程中，电子会以光子（一种光线粒子）的形式释放能量。
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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砷化镓制成，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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以像增强器为核心器件的夜间外瞄准具，其工作时不用红外探照灯照明目标，而利用微弱光照下目标所反射光线通过像增强器在荧光屏上增强为人眼可感受的可见图像来观察和瞄准目标。红外夜视仪是利用光电转换技术的夜视仪器。它分为主动式和被动式两种：前者用红外探照灯照射目标，接收反射的红外辐射形成图像；后者不发射红外线，依靠目标自身的红外辐射形成 “热图像”，故又称为”热像仪”。
