اگر به‌خاطر داشته باشید در یادداشت شماره پیشین ماهنامه شبکه از اتفاقاتی صحبت کردم که شگفتی خود را مدیون آن هستند که بیش از حد معمول سریع یا کند، کوچک یا بزرگ هستند و فناوری کمک کرده است تا این پدیده‌ها برای انسان قابل رؤیت شوند. چکیدن یک قطره در یک ظرف پر از آب و ساختار چتری شکلی که با تابش فلاش‌های سریع دوربین‌های دیجیتال ثبت می‌شود، بسیار زیبا است. اتفاقاتی که با استفاده از دوربین‌های فیلم‌برداری با سرعت صد‌هزار فریم در ثانیه ضبط می‌شوند، نیز بسیار شگفت‌آور هستند. اما آیا سرعت ثبت دوربین‌ها به همین میزان خلاصه می‌شود؟ به‌طور حتم خیر.
بسیاری از دوربین‌های علمی موجود در بازار قادرند تصاویر را با سرعت چند میلیون فریم در ثانیه ثبت کنند. این دوربین‌ها که سازوکاری مشابه دوربین‌های دیجیتال معمولی دارند، با استفاده از یک حسگر نوری، نور وارد شده به لنز را پس از تبدیل به سیگنال‌های دیجیتال روی رسانه‌های ذخیره‌سازی نگه می‌دارند. به‌نظر می‌رسد با این سرعت دیگر چیزی وجود ندارد که حرکت آن قابل ثبت نباشد. سریع‌ترین اتفاقاتی که به‌طور معمول پیرامون ما رخ می‌دهند، سرعت‌شان به چند میلیونیم ثانیه نمی‌رسد.
چند دقیقه تأمل کنید و سعی کنید سریع‌ترین اتفاقاتی را که ممکن است رخ دهد، در ذهن بیاورید. شلیک گلوله، انفجار، ترکیدن حباب و خیلی از رویدادهای دیگر با این‌که آن‌قدر سریع هستند که چشم به‌طور معمول قادر به رؤیت آنها نیست، اما همان دوربین‌های چند‌هزار فریم در ثانیه نیز قادر به ثبت حرکت آنها هستند و در نتیجه رسیدن به سرعت ثبت تصویر با نرخ چند میلیون فریم در ثانیه پیشرفتی بزرگ است که بسیاری از درهای بسته علوم را خواهد‌گشود.
با تمام این تفاسیر، هنوز رخدادهای سریعی وجود دارند که حتی با دوربین‌های علمی یاد شده نیز قابل ثبت نیستند. ما برای عکاسی و فیلم‌برداری و به‌طور کلی برای ثبت اتفاقات، به اجسام نور می‌تابانیم و بازتاب نور را در کسر کوچکی از ثانیه ثبت می‌کنیم. اما اگر بخواهیم حرکت همان نوری را که می‌خواهیم بتابانیم، از لحظه تابش و هنگام عبور از یک فضا ثبت کنیم، آیا علم و فناوری برای این مسئله نیز راهکاری دارد؟ در همین راستا چندی پیش با خبر بسیار جالبی مواجه شدم که شاید برای کسانی که به این‌گونه مباحث علاقه‌مند هستند، جالب باشد. در سال 1964 پروفسور هارولد اجرتون از دانشگاه ام‌آی‌تی که در زمینه عکاسی پرسرعت پیشگام بود، با تاباندن نور به مدت چند نانوثانیه موفق شد عکسی از برخورد یک گلوله تفنگ به یک سیب تهیه کند. با الهام از این موفقیت، به تازگی یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه ام‌آی‌تی زیر نظر پروفسور رامش راسکار، ساخت دوربینی را آغاز کرده‌اند که نه‌تنها می‌تواند حرکت یک گلوله تفنگ با سرعت 850 متر بر ثانیه را ثبت کند، بلکه حرکت خود نور با سرعتی حدود 300 میلیون متر در ثانیه را نیز ثبت می‌کند.
به دلیل آن‌که سیگنال‌های الکترونیک هنگام عبور از سیم‌ها و تراشه‌ها به زمان به‌نسبت زیادی نیاز دارند، زمان پاسخ یک سیستم الکترونیک در بهترین حالت محدود به 500 پیکوثانیه است. اما به‌علت آن‌که در این دوربین نوین، نور با استفاده از رویکرد متفاوت و جدیدی ثبت می‌شود و به هیچ نوع تجهیزات الکترونیکی نیاز ندارد، مشکل کندی نسبی در روش الکترونیکی از میان رفته و به این ترتیب سرعت شاتر به کمتر از 2 پیکوثانیه رسیده است. درنتیجه دوربین قادر خواهد بود با همراهی یک نرم‌افزار، تصاویری «تهیه کند» که گویی با نرخ یک تریلیون فریم در ثانیه ضبط شده‌اند. این سرعت برای ضبط برخورد پالس‌های بسیار کوتاه پرتو لیزر با دوره تناوب 50 فمتوثانیه (۰۰۰/۵۰ تریلیونم ثانیه) هنگام برخورد با یک شیء کافی خواهد بود. در این دوربین نور وارد شده به لنز روی یک الکترود ویژه تحت عنوان فوتوکاتد می‌افتد که جریانی از فوتون‌ها را به جریانی از الکترون‌ها تبدیل می‌کند. پرتو الکترونی تولید شده به صفحه‌ای پوشانده شده از مواد شیمیایی خاصی در پشت دوربین برخورد کرده و تصویر را می‌سازد؛ که مشابه چنین سازوکاری را در نمایشگرهای CRT دیده‌ایم. تصویر نهایی به‌وسیله نرم‌افزار مخصوص این دوربین از ادغام تصاویر متعدد تولید‌شده توسط دوربین تهیه خواهد شد. به‌گفته پروفسور راسکار، دوربین جدید می‌تواند برای انواع نوینی از تصویربرداری‌های پزشکی همچون ردیابی نور درون بافت‌های بدن به کار رود و همچنین موجب به‌وجود آمدن راهکارها و مهارت‌های جدیدی در عکاسی شود.
پیش از این، عنوان سریع‌ترین دوربین جهان به دوربینی که در سال 2009 در دانشگاه کالیفرنیا طراحی شد، تعلق داشت که سرعت شاتر آن 163 نانوثانیه بود. اما دوربین جدید با سرعت شاتر ۷/۱ پیکوثانیه گامی بزرگ در جهت تصویربرداری دیجیتال به شمار می‌رود. البته این دوربین تنها قادر است اتفاقات تکرار شونده با سرعت بسیار بالا را با روشی خاص ثبت کند و به همین دلیل کاربرد آن متفاوت و محدود به اتفاقاتی با این ویژگی است. با این همه، ابداع این دوربین، پیشرفت مهم و قابل توجهی در علم و فناوری به شمار می‌رود.
اگرچه در آینده نیز عکاسان عکس‌های خود را همچنان با نگه داشتن دوربین در دست و فشردن دکمه شاتر ثبت خواهند کرد، رفته‌رفته رویکردها به گونه‌ای تغییر خواهد کرد که در برخی زمینه‌ها شاید بهتر باشد به جای عبارت عکس گرفتن یا ثبت تصویر، از اصطلاحاتی چون محاسبه تصویر، ساخت یا تهیه تصویر استفاده کنیم
|
امتیاز مطلب : 8
|
تعداد امتیازدهندگان : 3
|
مجموع امتیاز : 3
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
