Úterý 27. července 2021, svátek má Věroslav
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Úterý 27. července 2021 Věroslav

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

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

Harold E. "Doc" Edgerton

Kapka mléka dopadající na rozpálený kov (Harold Eugene 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

Opravdová vesmírná turistika začala. Bezos s hosty strávili minuty v kosmu

O něco málo více než deset minut trvala celá cesta od startu do přistání pro čtyři vesmírné turisty, kteří se v úterý...

Rusko ukázalo novou „neviditelnou“ stíhačku. Šach mat má vzlétnout za dva roky

Rusko představilo chystaný „neviditelný“ letoun 5. generace. Stíhačka s přezdívkou Šach mat má jeden motor, v budoucnu...

Událost vyhubivší dinosaury, přichází průměrně jednou za 500 milionů let

Nové poznatky o kosmickém zabijákovi dinosaurů ukazují, že to byl temný kosmický tulák. Na zkoumání jeho původu se...

Jak začalo strategické bombardování a budování první protivzdušné obrany

Pod pojmem letecký souboj si většina lidí představí boj dvou letounů. V počátcích letectví se však utkávaly i letouny...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Poprava v přímém přenosu. Superzeppelin L 48 podlehl britským stíhačům

Červnový hromadný nálet šesti německých vzducholodí na Británii, v roce 1917, přišel hned na začátku o třetinu své...

KOMENTÁŘ: Cesta do elektromobilního pekla. Auta přinášejí víc problémů než výhod

Premium Nová doba elektromobilní nás vrátí o půlstoletí zpátky: auto bude luxus, mobilita taky a draze to zaplatíme všichni. I...

Mlčeti zlato. Profesionální vyjednavač vysvětluje, jak jednat s dětmi či šéfem

Premium Každý člověk vyjednává v průměru pětkrát za den. Doma s partnerem, s dětmi, v práci se šéfem, s podřízenými. Radim...

Český vlk z Wall Street jde k soudu. Hlavní roli v kauze Via Chem má miliardář Sisák

Premium Schyluje se k dlouho očekávané soudní bitvě, v níž je hlavní postavou známý český finančník a miliardář Petr Sisák...

  • Další z rubriky

Jak vzniká duha? Není to jen krásný nebeský úkaz, skrývá mnoho tajemství

Premium Viděli jsme ji stokrát, a stejně pokaždé vykřikneme: Koukej, duha! Když venku prší a zároveň svítí sluníčko, můžeme na...

STO OBJEVŮ: Sám ve volném vesmíru Leonov málem přišel o život

Seriál Chybělo jen velice málo, první lidský výstup do volného kosmu mohl místo triumfu dopadnout tragicky. Alexej Leonov však...

Není zcela vyloučené, že by dinosauři mohli používat nástroje

Nedávno zesnulý kanadský paleontolog Dale Alan Russell (1937-2019) spolu s výtvarníkem Ronem Séguinem v roce 1982...

STO OBJEVŮ: Na parket! I rokenrol je jedním z největších objevů lidstva

Seriál Máloco zasáhlo do muziky 20. století tak jako Rock’ n’ Roll. Od 50. let se valil světem a ani razítko „ideově závadné...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Královská rodina znovu pohromadě. Palác ukázal společné foto

Členové švédské královské rodiny se po delší době opět setkali. Snímek, na kterém je král Carl XVI. Gustaf (75) s...

Dabéři Naked Attraction: Byli jsme v šoku, že něco takového může vůbec existovat

Nahota je televizní evergreen a stále dokáže diváky přikovat u obrazovek. Počátkem devadesátých let to bylo Tutti...

Představujeme Amouranth, sexuální ikonu hráčů počítačových her

Sedmadvacetiletá Amouranth je jednou z nejpopulárnějších streamerek na světě. Od vysílání průchodů počítačovými hrami...

Neteř princezny Diany se vdala. Vzala si o 32 let staršího miliardáře

Lady Kitty Spencerová (30) se vdala. Neteř princezny Diany si vzala jihoafrického módního magnáta Michaela Lewise (62)....

Mlčeti zlato. Profesionální vyjednavač vysvětluje, jak jednat s dětmi či šéfem

Premium Každý člověk vyjednává v průměru pětkrát za den. Doma s partnerem, s dětmi, v práci se šéfem, s podřízenými. Radim...