Δευτέρα, 16 Ιουλίου 2012

Κάμερα μετατρέπει τις επιφάνειες σε καθρέφτη

«Μετράει» την κίνηση των φωτονίων και συλλαμβάνει το σκεδασμένο φως
Κάμερα μετατρέπει τις επιφάνειες σε καθρέφτη
Αριστερά, η εικόνα ενός γράμματος όπως θα φαινόταν με γυμνό μάτι. Δεξιά, η αντανάκλαση της εικόνας όπως καταγράφηκε πάνω σε έναν τοίχο
 
Φανταστείτε να μπορούσατε να δείτε την αντανάκλασή σας πάνω στον τοίχο, ή να παρατηρείτε τα άστρα μέσα από τα σύννεφα. Αυτό ακριβώς σχεδιάστηκε να κάνει μια πρωτοποριακή κάμερα Ισραηλινών ερευνητών, η οποία μπορεί να βλέπει καθαρά μέσα από ημιδιαφανή υλικά, αλλά και να μετατρέπει οποιαδήποτε επιφάνεια σε καθρέπτη.

Παιχνίδια με τα κύματα του φωτός

Ορισμένες λείες επιφάνειες, όπως για παράδειγμα τα κάτοπτρα, ανακλούν τα κύματα φωτός υπό συγκεκριμένες γωνίες, και για το λόγο αυτό μπορούμε να διακρίνουμε πάνω τους καθαρά είδωλα. Τα περισσότερα υλικά όμως απλώς «σκεδάζουν» το φως, δηλαδή εκτρέπουν τα κύματα φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις.

Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι σε ορισμένες περιπτώσεις είναι δυνατό να σχηματιστούν καθαρές εικόνες ακόμα κι από αυτό το σκεδασμένο φως. Νωρίτερα φέτος, για παράδειγμα, ερευνητές του ΜΙΤ παρουσίασαν ένα σύστημα που μετατρέπει αδιαφανή αντικείμενα σε καθρέπτες μετρώντας το χρόνο που χρειάζεται κάθε φωτόνιο για να διανύσει μια συγκεκριμένη απόσταση. Όμως το πρόβλημα με αυτή την προσέγγιση είναι ότι λειτουργεί μόνο όταν το αντικείμενο φωτιστεί με δέσμες λέιζερ.

Το νέο σύστημα, αντίθετα, κάνει το ίδιο πράγμα χρησιμοποιώντας το απλό φως που εκπέμπει μια λάμπα ή ο ήλιος.

Σαρωτές της σκέδασης του φωτός

Ο Γιαρόν Σίλμπερμπεργκ και οι συνεργάτες του στο Ινστιτούτο Επιστήμης Weizmann του Ισραήλ χρησιμοποίησαν ηλεκτρονικές συσκευές που ονομάζονται τοπικοί διαμορφωτές φωτός, ή  SLM.

Οι συσκευές αυτές ουσιαστικά ακυρώνουν τη σκέδαση ρυθμίζοντας τη φάση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που περνούν από μέσα τους. Χρησιμοποιώντας αλγόριθμους για την αυτόματη ρύθμιση της φάσης μέσω των SLM, οι ερευνητές μπόρεσαν να φωτογραφίσουν αντικείμενα που κρύβονταν πίσω από ένα ημιδιαφανές φύλλο πλαστικού, ακόμα και ανακλάσεις αντικειμένων πάνω σε φύλλα χαρτιού ή σε τοίχους.

«Στην προκαταρκτική επίδειξη του συστήματος μπορέσαμε να απεικονίσουμε ένα μακρινό αντικείμενο απλά καταγράφοντας το φως που ανακλάστηκε από ένα φύλλο άσπρο χαρτιού. Αυτό είναι ανάλογο με το να βλέπει κανείς την ανάκλασή του πάνω στο χαρτί» αναφέρει ο Δρ Σίλμπερμπεργκ» επισημαίνει.

«Δείξαμε επίσης ότι η ίδια τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δούμε μέσα από λεπτά σκεδάζοντα φύλλα, όπως το ημιδιαφανές τζάμι που υπάρχει στις ντουζιέρες» προσθέτει.

Ποικίλες και χρήσιμες εφαρμογές

Δεδομένου μάλιστα ότι μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει έναν καθρέπτη για να δει ένα αντικείμενο που κρύβεται στη γωνία, η νέα μέθοδος θα μπορούσε να επιτρέψει τη φωτογράφηση αντικειμένων που κρύβονται μέσα σε ένα δωμάτιο, αρκεί να είναι ανοιχτή η πόρτα.

Οι ερευνητές εκτιμούν πάντως ότι οι πρώτες πρακτικές εφαρμογές της μεθόδου τους δεν αφορούν τον Τζέιμς Μποντ.

Κάμερες σκεδασμένου φωτός, εκτιμά η ερευνητική ομάδα, θα μπορούσαν να επιτρέψουν στους βιολόγους να παρακολουθούν την ανάπτυξη εμβρύων μέσα στο αβγό. Οι γιατροί θα μπορούσαν να βλέπουν τα εσωτερικά όργανα μέσα από το δέρμα, και οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να παρατηρούν τον ουρανό μέσα από τη συννεφιά.

Η έρευνα του Δρ Σίλμπερμπεργκ δημοσιεύεται τη Δευτέρα στην επιθεώρηση «Nature Photonics».
 
Πηγή

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου