+
الفيزياء

تتحرك الفوتونات في حركة بطيئة بمعدل 1 تريليون إطار في الثانية

تتحرك الفوتونات في حركة بطيئة بمعدل 1 تريليون إطار في الثانية

باستخدام التكنولوجيا المطورة حديثًا والمعروفة باسم الكاميرا الخطية ، تمكن مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من تصور انتشار الضوء في حركة بطيئة للغاية.

الكاميرا فريدة من نوعها بشكل غير عادي من حيث أنها تستطيع فقط التقاط خطوط رفيعة من الصور مما ينتج عنه صورة ثنائية الأبعاد. فتحة الكاميرا ضيقة بشكل لا يصدق ، مما يسمح فقط لشعاع رفيع من الفوتونات بدخول الكاميرا. يتم بعد ذلك تحويل الفوتونات إلى إلكترونات قبل توجيهها بزاوية متعامدة مع الشق. يؤدي المجال الكهربائي سريع التغير إلى انحراف الإلكترونات بدرجات متفاوتة مع انحراف الإلكترونات المتأخرة أكثر من تلك التي وصلت مبكرًا. باستخدام هذه الطريقة ، يكون معدل الإطارات تريليون إطار في الثانيةيمكن تحقيقه.

بناءً على هذا المبدأ ، يتم تقديم صورة ثنائية الأبعاد فقط. ومع ذلك ، من خلال الاستفادة من المرايا الدوارة ، يمكن إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد للحالات التي تكون فيها الحركة قابلة للتكرار. لإنشاء صورة الزجاجة ، يجب أن تلتقط الكاميرا صورًا مرات ومرات بدقة تمتد إلى بيكو ثانية (1 × 1012 س) أثناء إعادة وضع الكاميرا الخطية في نفس الوقت لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد.

خلال الإطار الزمني الذي يبلغ نانوثانية واحدة فقط ، يمر الضوء فوق الزجاجة و مئات الآلاف من مجموعات البيانات. تقوم خوارزمية الكمبيوتر بتنظيم ملف مئات الجيجابايت جمعتهم وخياطتهم في إطار فردي. ومع ذلك ، فإن الكاميرا عبارة عن كاميرا فيديو غير فعالة بشكل لا يصدق حيث يمكنها فقط عرض كائنات ثلاثية الأبعاد في الحالات التي يمكن فيها تكرار التجربة بدقة مرات ومرات.

ومع ذلك ، يقوم مهندسون آخرون حاليًا بتطبيق الكاميرا الخطية في تكوينات مختلفة لتحقيق نتائج رائعة أخرى. يستخدم أحد هذه الفرق هذه التقنية لرؤية الناس حول الزوايا. يرسل الليزر شعاعًا من الضوء يتم تسجيله بعد ذلك بواسطة كاميرا الخط. ينعكس الشعاع وينتشر عبر الغرفة حتى يتم امتصاصه أو تجميعه بواسطة الكاميرا. من خلال تحليل الوقت المحدد وزاوية العودة عبر الفوتونات المرسلة ، يمكن تحديد ما تبقى حول الزاوية.

في الصناعة الطبية ، يمكن أيضًا استخدام الكاميرا كجهاز فائق الدقة مشابه في الوظيفة لجهاز الموجات فوق الصوتية حيث يمكن للضوء أن يحل محل الصوت. أثناء استخدام الكاميرا حاليًا لإجراء تجارب علمية (وإن كانت مذهلة) ، يمكن أن تصبح التطبيقات الواقعية للجهاز مفيدة جدًا في المستقبل القريب.

بقلم مافريك بيكر


شاهد الفيديو: محاولة لفهم الإطارات في الفيديو وكيفية التصوير بالبطي ماذا يعني فريمات (كانون الثاني 2021).