Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Vědci natočili rychlost světla ultrarychlou kamerou a chytrým podvůdkem

  10:15
Tisíc miliard snímků za sekundu stačí na to, abyste mohli sledovat šíření světla centimetr po centimetru. Odborníci z MIT sestavili fascinující zařízení schopné produkovat videosnímky se skutečně, skutečně zpomalenými záběry. Ale o opravdovou kameru ve skutečnosti nejde, je to spíše perfektně provedený stroboskopický trik.

"Kamera, která zachytí bilion (1012) snímků za sekundu!" hlásají titulky světových deníků. A Massachusettský technologický institut (MIT) se těmto zjednodušením ani příliš nebrání. Dokonce se tím, že zachytili "fotony prolétající scénou", sami chlubí. To nic nemění na tom, že jejich zařízení je skutečně působivé.

Ramesh Rashkar, Andreas Velten a jejich tým z MIT Media Lab využili horizontální štěrbinu úzkou právě tak, aby se jí dal zaznamenat jeden řádek obrazu. Světlo, které touto štěrbinou zachytí, vytvoří jednorozměrný obraz o přibližně pěti stech bodech (rozlišení 500 × 1 pixel). Tento přístroj, zvaný streak tube, se již využívá např. v chemii.

Trik spočívá v tom, že ve "Femto fotografii" (Femto = biliardtina, 10-15) je tento zachycený jednorozměrný obraz zaznamenán jako dvojrozměrný tak, že druhá dimenze odpovídá času. Jednoduše řečeno, později prolétající fotony se zaznamenají níže než dříve přilétající. Vzniká tak obraz o 480 řádcích, který lze ale také interpretovat jako zachycení 480 snímků, každý o "expozici" 1,71 pikosekundy.

Průlet světla lahví

Laserový stroboskop a pečlivá rekonstrukce

Vědci osvětlují neměnnou scénu vždy stejným zábleskem titano-safírového laseru o intervalu asi 13 nanosekund. Záblesk je extrémně krátký, asi 1 mm ve světelné délce. Pro záznam jednoho snímku je potřeba mnoha opakování, aby byla intenzita světla dostatečná. Poté, co zaznamenají jeden snímek, pootočí zrcátko o "jeden řádek" a mohou zaznamenat další snímek.

Celé snímání trvá přibližně jednu hodinu, což může být u "nejrychlejší kamery na světě" trochu překvapivé, ale vyplývá to z podstaty triku, kterého vědci k docílení efektu využili.

Jinými slovy, jde o kombinaci stovek jednořádkových videosekvencí, pořízených ze stovek snímání jedné neměnné scény.

Průlet světla lahví

Kompozit scény s jablkem

1 000 000 000 000 snímků za sekundu?

Zpomalené záběry jsou vždy fascinující, ať už jde o kapky vody nebo průstřel jablkem. Proslul jimi v první polovině 20. století mimochodem  jiný absolvent MIT - Harold Eugene Edgerton (více v našem předchozím článku o historii blesků) a studenti MIT se k jeho odkazu hrdě hlásí.

Harold E. "Doc" Edgerton

Kapka mléka dopadající na rozpálený kov

Od té doby se povedlo zpomalit pomocí velice rychlých kamer mnoho přírodních dějů, vždy jde ale o kamery, které zaznamenávají celé snímky a stačí jim tak jedno opakování snímané situace.

Videoklip, který zpomalí samotné šíření světla scénou, je ale něco docela jiného. Působí magicky a zdá se, jako kdybyste si na jednotlivé fotony málem mohli sáhnout.

Zdroje:

Ale v tom je právě ten zádrhel: jak bychom mohli sledovat fotony prolétající scénou rychlostí 300 tisíc km/s? Čím by byl obraz vykreslen, když ne fotony?

Jak správně podotýká Rhett Allain z magazínu Wired, princip je podobný jako u uhrančivého videa pomalu padajících kapek - jde o stroboskopický trik, osvěcování pouze konkrétního okamžiku a opakování stále stejné scény. K podobnému efektu mimochodem dochází, když běžnou kamerou filmujete roztáčející se vrtuli - nejprve se točí po směru, pak jakoby se točila protisměru nebo dokonce stála - to vše je způsobeno jen náhodnou synchronizací frekvence vrtule a vaší kamery.

Zatímco u běžných stroboskopických triků vzniká obraz z vybraných časových úseků, zde si vědci vybírají určitý prostor (jeden řádek obrazu). Využili již známé nástroje a sestavili je netradičním způsobem, a - i když nejde o superrychlou kameru v konvenčním slova smyslu - výsledek si každopádně zaslouží obdiv. Navíc může mít i praktické využití.

"Kromě uměleckého potenciálu a využití (Femto fotografie) k výukovým účelům je aplikace možná v průmyslové fotografii při analýze chyb a zkoumání materiálů, jakož i ve vědecké fotografii, při porozumění rychlých procesů v medicíně (ultrazvuk světlem) apod," doufají výzkumníci.

Autor:
  • Nejčtenější

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

v diskusi je 125 příspěvků

26. března 2024

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo...

Z jaderné triády zbyly Britům už jen ponorky. A ty musejí posílit

v diskusi je 76 příspěvků

27. března 2024

Jadernou triádu tvoří strategické bombardéry s jadernými zbraněmi, mezikontinentální balistické...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Rusko zastavilo odlet na ISS s první Běloruskou, letět měla i Američanka

v diskusi je 50 příspěvků

21. března 2024  10:23,  aktualizováno  14:26

Ve čtvrtek 21. března se necelých deset minut před půl třetí odpoledne měla vydat na Mezinárodní...

Načapali jsme otesánka, který se velkého sousta nezalekne. Boeing 747-400F

v diskusi je 8 příspěvků

21. března 2024

Poté, co na Letiště Václava Havla Praha přestaly v barvách Qatar Airways létat nákladní Boeingy...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Velký železniční KVÍZ: Máte-li dost páry, zkuste vytřít zrak Sheldonovi

v diskusi je 5 příspěvků

23. března 2024

Projeďte se aktivně historií železniční dopravy, ve světě i doma. Čekají na vás otázky rozmanité, z...

Hlučínsko patří nám. Před 100 lety byl podepsán definitivní protokol o hranici

v diskusi je 7 příspěvků

28. března 2024

Před 100 lety definitivně skončily tahanice o československo-německé hranice. 28. března 1924 byl...

Američané odepsali modul, který je vrátil po půl století na Měsíc

v diskusi je 9 příspěvků

28. března 2024

Od začátku letošního roku je na Měsíci a kolem něj poměrně rušno. Vedle řady sond, které zamířily...

Úspěšný let prototypu XB-1 vrací do hry cestování nadzvukovou rychlostí

v diskusi je 29 příspěvků

27. března 2024  17:17

Po více než dvaceti letech, od ukončení provozu letounu Concorde, se možná opět dočkáme nadzvukové...

Jarní bouře ničila před 100 lety Prahu. Napáchala obří škody

v diskusi je 10 příspěvků

27. března 2024

Prahou prošla před 100 lety, 27. března 1924, neobvykle silná jarní bouřka. V části hlavního města...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Rána pro britskou monarchii. Princezna Kate má rakovinu, chodí na chemoterapii

Britská princezna z Walesu Kate (42) se léčí s rakovinou. Oznámila to sama ve videu na sociálních sítích poté, co se...

Smoljak nechtěl Sobotu v Jáchymovi. Zničil jsi nám film, řekl mu

Příběh naivního vesnického mladíka Františka, který získá v Praze díky kondiciogramu nejen pracovní místo, ale i...

Rejžo, jdu do naha! Balzerová vzpomínala na nahou scénu v Zlatých úhořích

Eliška Balzerová (74) v 7 pádech Honzy Dědka přiznala, že dodnes neví, ve který den se narodila. Kromě toho, že...

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo divadelních...

Stále víc hráčů dobrovolně opouští Survivor. Je znamením doby zhýčkanost?

Letošní ročník reality show Survivor je zatím nejkritizovanějším v celé historii soutěže. Může za to fakt, že už...