Fizika

Fotoni koji se kreću usporeno, brzinom od 1 bilijuna kadrova u sekundi

Fotoni koji se kreću usporeno, brzinom od 1 bilijuna kadrova u sekundi

Koristeći nedavno razvijenu tehnologiju poznatu kao prugasta kamera, inženjeri MIT-a uspjeli su vizualizirati širenje svjetlosti u super usporenim snimkama.

Kamera je izuzetno jedinstvena po tome što može snimati samo tanke crte slika što rezultira dvodimenzionalnom slikom. Otvor fotoaparata nevjerojatno je uzak, omogućavajući samo tanki snop fotona da uđe u kameru. Fotoni se zatim pretvaraju u elektrone neposredno prije usmjeravanja pod kutom okomitim na prorez. Brzo mijenjajuće se električno polje odbija elektrone u različitim stupnjevima, a oni koji kasno pristižu bivaju skrenuti više nego oni koji odgovaraju ranom dolasku. Koristeći ovu metodu, frame rate od jedan bilijun sličica u sekundimože se postići.

Na temelju ovog principa prikazuje se samo dvodimenzionalna slika. Međutim, koristeći rotirajuća ogledala, može se stvoriti trodimenzionalna slika za slučajeve kada je pokret ponovljiv. Da bi stvorio sliku boce, fotoaparat mora iznova i iznova snimati slike s točnošću koja se proteže u pikosekunde (1x1012 s), istovremeno istodobno premještajući prugastu kameru kako bi se stvorila 3D slika.

Tijekom vremenskog okvira od samo jedne nanosekunde, svjetlost prelazi preko boce i stotine tisuća skupova podataka. Računalni algoritam organizira stotine gigabajta prikupio ih i spojio u jedinstveni okvir. Međutim, kamera je nevjerojatno neučinkovita video kamera jer može prikazati trodimenzionalne objekte samo u slučajevima kada se eksperiment može precizno ponoviti iznova i iznova.

Bez obzira na to, drugi inženjeri trenutno već primjenjuju prugastu kameru u različitim konfiguracijama kako bi postigli druge impresivne rezultate. Jedna takva ekipa koristi se tehnikom kako bi vidjela ljude iza ugla. Laser odašilje snop svjetlosti koji zatim snima trakasti fotoaparat. Snop se reflektira i širi kroz sobu sve dok ga kamera ne upije ili sakupi. Analizom određenog vremena i kuta povratka odašiljanih fotona može se utvrditi što ostaje iza ugla.

U medicinskoj industriji kamera bi se također mogla koristiti kao super-precizan uređaj sličan funkciji ultrazvučnom aparatu gdje bi svjetlost mogla zamijeniti zvuk. Iako se kamera trenutno koristi za (iako nevjerojatne) znanstvene eksperimente, stvarne aplikacije uređaja mogle bi postati vrlo korisne u bliskoj budućnosti.

Napisao Maverick Baker


Gledaj video: TIMELAPSE OF THE FUTURE: A Journey to the End of Time 4K (Siječanj 2022).