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

Vyzkoušeli jsme podvod z Aliexpressu. Může vás přijít draho, i po letech

v diskusi je 110 příspěvků

14. března 2024

Nakoupili jsme na Aliexpressu a pěkně se spálili. Jednu USB paměť, dvě externí SSD a jeden externí...

Nejsilnější raketa úspěšně prošla prvním testovacím letem do vesmíru

v diskusi je 138 příspěvků

14. března 2024  12:12,  aktualizováno  15:31

Společnost SpaceX poprvé dostala svůj Starship do vesmírného prostoru. Po dvou předchozích...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Svět uznal nároky Beneše. Československo vyhrálo spor s Polskem o Javorinu

v diskusi je 42 příspěvků

12. března 2024

Před 100 lety se Československo dočkalo mezinárodního uznání ve sporu s Polskem o Javorinu....

Tato novinka ve vyhledávání Googlu lidi pěkně vytáčí. Máme řešení

v diskusi je 153 příspěvků

12. března 2024  10:45

Jedna z novinek, kterou přineslo evropské Nařízení o digitálních trzích, je změna v tom, jak Google...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Polopás není polovičaté řešení. Třetí říše byla mistrem v oboru

v diskusi je 9 příspěvků

18. března 2024

Druhá světová válka byla zlatým věkem polopásových vozidel. Vyráběli je především Němci a...

VIDEO: Střílej po mně! Kameraman natočil téměř celý útok v centru Prahy

Premium Ve čtvrtek zemřelo rukou střelce Davida K. 14 obětí, 25 lidí je zraněných, z toho deset lidí těžce. Jedním z prvních na...

Máma ji dala do pasťáku, je na pervitinu a šlape. Elišku čekají Vánoce na ulici

Premium Noční Smíchov. Na zádech růžový batoh, v ruce svítící balónek, vánoční LED svíčky na baterky kolem krku. Vypadá na...

Test světlých lahvových ležáků: I dobré pivo zestárne v obchodě mnohem rychleji

Premium Ležáky z hypermarketů zklamaly. Jestli si chcete pochutnat, běžte do hospody. Sudová piva totiž dopadla před časem...

Kuličková myš, VHS a další technologické skvosty nedávné minulosti

v diskusi je 7 příspěvků

19. března 2024

S některými bylo možné se běžně setkat ještě před deseti lety, jiné je možné koupit a používat...

Od Amazonu po Voyo. Velký test streamovacích služeb našel obří rozdíly

v diskusi je 10 příspěvků

19. března 2024

Premium V jedné můžete vybírat z dvou set filmů a seriálů, ve druhé z osmi tisíc. V jedné je speciální...

Zemřel astronaut Stafford, který si ve vesmíru „podal“ ruku s Leonovem

v diskusi nejsou příspěvky

18. března 2024  19:10

Ve věku 93 let po dlouhé nemoci zemřel někdejší astronaut Thomas Stafford, který byl zapojený do...

Apple přidá do svých zařízení generativní AI, využije k tomu Google

v diskusi nejsou příspěvky

18. března 2024  13:34

Apple jako jedna z mála technologických společností nezachytil příchod vlny generativní umělé...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Nutný výchovný pohlavek, souhlasí Bouček i Havlová s přerušením projevu na Lvu

Moderátor Libor Bouček ostře zareagoval na kauzu ohledně délky proslovu režisérky Darji Kaščejevové na předávání cen...

Švábi, vši a nevychované děti. Výměna manželek skončila už po pěti dnech

Nová Výměna manželek trvala jen pět dní, přesto přinesla spoustu vyhrocených situací. Martina ze Znojma se pokoušela...

Vyzkoušeli jsme podvod z Aliexpressu. Může vás přijít draho, i po letech

Nakoupili jsme na Aliexpressu a pěkně se spálili. Jednu USB paměť, dvě externí SSD a jeden externí HDD. Ve třech...

Chtěli, abych se vyspala s Baldwinem kvůli jeho výkonu, říká Sharon Stone

Herečka Sharon Stone (66) jmenovala producenta, který jí řekl, aby se vyspala s hercem Williamem Baldwinem (61). Měla...

Konec nadvlády programátorů. Pozic ubývá, na jednu se hlásí stále víc lidí

Premium Ochota firem splnit uchazečům skoro jakýkoli požadavek a velmi nízká konkurence. Tak by se ještě nedávno dala definovat...