Фізика

Фотони рухаються в уповільненому русі зі швидкістю 1 трлн кадрів в секунду

Фотони рухаються в уповільненому русі зі швидкістю 1 трлн кадрів в секунду

Використовуючи нещодавно розроблену технологію, відому як смугова камера, інженери MIT змогли візуалізувати розповсюдження світла в надзвичайно повільному русі.

Камера надзвичайно унікальна тим, що може знімати лише тонкі смуги зображень, що призводить до двовимірного зображення. Діафрагма камери неймовірно вузька, дозволяючи потрапляти в камеру лише тонкому пучку фотонів. Потім фотони перетворюються в електрони безпосередньо перед тим, як бути спрямовані під кутом, перпендикулярним до щілини. Швидко мінливе електричне поле відхиляє електрони в різній мірі, а ті, що надходять із запізненням, відхиляються більше, ніж відповідні ранній прихід. За допомогою цього методу частота кадрів становить один трильйон кадрів в секундуможна досягти.

Виходячи з цього принципу, відображається лише двовимірне зображення. Однак, використовуючи обертові дзеркала, можна створити тривимірне зображення для випадків, коли рух повторюваний. Щоб побудувати зображення пляшки, камера повинна робити фотографії знову і знову з точністю, що сягає пікосекунди (1x1012 s), одночасно змінюючи позиціонування смугової камери для побудови тривимірного зображення.

Протягом лише однієї наносекунди світло проходить над пляшкою і сотні тисяч збору даних. Комп'ютерний алгоритм організовує сотні гігабайт зібрав і зшиває їх в єдину рамку. Однак камера є неймовірно неефективною відеокамерою, оскільки вона може відображати тривимірні об'єкти лише в тих випадках, коли експеримент може бути повторений точно знову і знову.

Тим не менше, в даний час інші інженери вже впроваджують камеру в різних конфігураціях для досягнення інших вражаючих результатів. Одна така команда використовує техніку, щоб бачити людей за кутами. Лазер випромінює промінь світла, який потім реєструє смугова камера. Промінь відбивається і поширюється по кімнаті, доки його не поглине або не збере камера. Аналізуючи конкретний час і кут повернення фотонів, що розсилаються, можна визначити, що залишається за рогом.

У медичній промисловості камеру також можна використовувати як надточний пристрій, подібний за функцією до ультразвукового апарату, де світло може замінити звук. Поки камера в даний час використовується для (хоч і неймовірних) наукових експериментів, реальні програми пристрою можуть стати цілком корисними найближчим часом.

Автор Маверік Бейкер


Перегляньте відео: 30 или 60 fps в видеорегистраторе: что лучше? На что влияют кадры в секунду? (Січень 2022).