Політ променів світла зняли з перспективою

Классическая съемка луча в полете, картинка плоская. Jinyang Liang et al. / Nature Light, 2018
Классическая съемка луча в полете, картинка плоская. Jinyang Liang et al. / Nature Light, 2018
Вчені знайшли спосіб обчислити точні траєкторії променів світла в тривимірному просторі. Надшвидкі камери фіксували поширення світла і раніше, проте нова технологія додає на запис перспективу, яку відновлює комп'ютерний алгоритм, а також будує тривимірну модель. Препринт доступний на arXiv.org.

Рапідна зйомка зробила крок далеко вперед у порівнянні з XX століттям, коли з її допомогою знімали кулю в польоті або протікання вибуху. Сучасні камери можуть записувати відео зі швидкістю до десяти трильйонів кадрів в секунду, що достатньо для того, щоб бачити політ променя. Строго кажучи, сам по собі лазерний промінь невидимий, якщо дивитися на нього з боку. Те, що видно на кадрах — це результат розсіювання світла на матеріалі, крізь який він протікає, подібно до того, як промені сонця проявляються на пилинках. Однак картинка, як правило, виходить двовимірної, оскільки зйомка ведеться однією камерою. Крім того, деякі типи камер занадто повільно (в масштабі пікосекунд) реагують на "вимикання світла", і промені здаються довшими, ніж вони є.

Казухіро Морімото (Kazuhiro Morimoto) з Федеральної політехнічної школи Лозанни і його колеги придумали спосіб, як додати в кадр перспективу. В основі методу лежить розуміння того, що швидкість світла, хоч і різна в різних середовищах, всередині одного середовища завжди одна. Тому якщо промінь в екранній площині поширюється повільніше, ніж повинен, значить, він летить під кутом до камери.

Вчені використовували камеру на однофотонних лавинних фотодіодах з інтервалом між кадрами в 10 наносекунд. Спочатку вони сфотографували статичний фон, оскільки для цього потрібні інші настройки, після чого випустили пікосекундний промінь лазера в систему дзеркал і записали це на відео. Далі необроблений исходник обробив комп'ютерний алгоритм, який на основі швидкості поширення променя відновлював кут його польоту і реальне місце розташування, після чого будував чотиривимірну (включаючи час) модель.

Крім того, обробка відео дозволила домалювати на ньому сприйману людиною перспективу, в результаті чого точно видно, через яку точку простору в даний момент проходить лазер. Вчені розраховують, що їх метод може бути застосований, наприклад, в оптичній томографії. Оскільки він надає точні шляхи польоту променів, то можна буде на основі цих даних вивчати оптичні властивості об'єкта.

Лазер стає видимим, якщо потрапляє на частинки, але потенційно можна побачити і повністю прозорі явища. Наприклад, якщо поєднати фазово-контрастну мікроскопію з надшвидкою камерою, можна побачити вибухову хвилю в товщі води. А якщо камера не оптична, а електронна, то з її допомогою можна спостерігати розрив молекули.

Переглядів: 2652
Коментувати:
Введіть цифри


rozrobleno_tehnologiРозроблено технологію різнобарвного 3D-друку одним кольором чорнила
13:29 26.02.2024
kolir_ochej_vplivae_Колір очей впливає на здатність до орієнтування в темряві
12:25 14.02.2024
spacex_zapustiv_supuSpaceX запустив супутники, які будуть підключатися до смартфонів безпосередньо
09:47 04.01.2024
chomu_bagato_lyudej_Чому багато людей прокидаються о 3 ранку і не можуть заснути
09:09 02.01.2024
vpershe_v_istorii_vcВперше в історії вчені здійснили успішну квантову телепортацію предмету через світло
10:07 31.12.2023
upravlyati_tretoyu_rУправляти третьою рукою можна м'язами живота. Або вух
16:35 24.12.2023
zirka_rozmirom_iz_soЗірка розміром із Сонце пронеслася через нашу систему 2,5 мільйона років тому
10:29 21.12.2023
shi_viyavivsya_zdatnШІ виявився здатний передбачати події вашого життя: від особистості до часу смерті
11:32 20.12.2023
7_sposobiv_zberegti_7 способів зберегти зуби до старості
17:08 18.12.2023
raytheon_stvorit_dlyRaytheon створить для Пентагону «бездротовий Інтернет енергії»
15:23 18.12.2023

Ми в соцмережах:

♥ В "Закладки"
Популярне

























QRcode Наш Топ-100
Новини тижня (стрічка новин)
Смачні рецепти страв
Корисні штуки
Музика для відпочинку:
 
Архив
Інтереcно - (С) 2020 Всі права збережено
Використання будь-яких матеріалів, розміщених на сайті, дозволяється за умови посилання на Інтереcно обов'язково.