Szenzációs: lefilmezte a fényt

A másodperc billiomod részében képet készítő rendszert építettek ki a Massachusettsi Műszaki Egyetem, a MIT kutatói. A berendezéssel akár a fényt is meg lehet örökíteni.

Több mint hetven évvel ezelőtt Harold E. Edgerton, a MIT elektromérnöke villanólámpákat kezdett el használni azóta emlékezetessé vált fotográfiák elkészítéséhez. Repülés közben örökített meg egy lövedéket, amint az éppen eltalál egy almát, és azt is rögzítette, ahogyan egy csepp tej loccsanása nyomán korona keletkezik a folyadékból.

A MIT médialaboratóriumának munkatársai most egy ultragyors képalkotó rendszert használnak arra, hogy megörökítsék a fényt, amint áthalad folyadékon és tárgyakon: a felvétel kevesebb mint két billiomod másodperc alatt készül.

A kanyaron túl

A projekt egy hóbortos ötletből indult ki. Ramesh Raskar kutatásvezető ugyanis azt akarta megnézni, hogy mi van a sarkon befordulva a kanyaron túl. Azt tervezte, hogy a visszaverődő fény adataiból számítja ki, mi történik olyan helyeken, amelyek egyébként nem látszódnak.

Vegyész kollégáit kérte meg, hogy módosítsanak számára egy fotoelektron-sokszorozót. Ez egy vákuumozott zárt kvarccső, amely a fényenergiát (fotonokat) elektromos jellé (elektronokká) alakítja. A sokszorozó elég gyors ahhoz is, hogy rögzíteni tudják lézerfényből származó „fénycsomagok” útját, amint azok belépnek egy zavaros folyadékkal telt palackba.

Az üveg mélyén

Ezzel a berendezéssel normális esetben ultrarövid időtartam alatt lejátszódó laboratóriumi jelenségeket mérnek. Általában nem kép, hanem adatok formájában nyújt információt a kutatóknak a hullámhosszról, helyzetről és intenzitásról. A készülék módosításával a kutatóknak sikerült lassított felvételes mozgófilmet létrehozniuk, amely azt mutatja meg, miként halad át a „fénylövedék” az üveg egyik falától a másikig. A lézerfény impulzusai a palack fenekén lépnek be, és a kupakjáig haladnak, miközben kúp alakú hullámot keltenek az üveg falánál.

Miniidők

A kvarccső úgy pásztázza és kapja el a fényt, ahogyan a katódsugárcső képet rajzol egy számítógép monitorának belső oldalára. Minden egyes vízszintes sort csak 1,71 pikoszekundumig ér a jel, ez a másodperc billiomod része. A lézerfény ennyi idő alatt kevesebb mint fél milliméter utat tesz meg az üveg belsejében lévő folyadékban.

Ahhoz, hogy mozgófilm legyen az eseményből, a kutatók körülbelül ötszáz képet hoznak létre mindössze egy nanoszekundum (a másodperc milliárdod része) alatt.

Mivel minden egyes ilyen mozgófilm csak egy igen szűk sávot mutat, az eljárást többször megismétlik függőlegesen pásztázva, hogy teljes képet építsenek fel, amely a fény útját mutatja a palack aljától a tetejéig, majd az onnan való visszaverődését. Ha nem „fénylövedék”, hanem valódi golyó szerepelne a kísérletben, akkor a teljes mozi három éven át tartana.

Femto-fotográfia

A felvétel olyan mértékű lassítást jelent, hogy az értelemszerűen fénysebességgel mozgó fény haladását láthatóvá teszi. Raskar, aki új módszerét femto-fotográfiának nevezte el, úgy véli, hogy egészen különleges, egyedi módon láttathatják vele a világot.

Az eljárás gyakorlati hasznosítására elképzelhetőnek tart egy olyan okostelefonos alkalmazást, amellyel a zöldségesnél a gyümölcsről visszaverődő fény mérésével meg lehetne állapítani annak érettségét.