กล้องใหม่ที่ถ่ายวิดีโอด้วยความเร็วสูงสุด 100 พันล้านเฟรมต่อวินาทีในรูปแบบ 3 มิติได้รับการสาธิตโดยนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียในสหรัฐอเมริกา ความสำเร็จนี้เกิดขึ้นได้ด้วยเทคนิคที่เรียกว่าการถ่ายภาพแบบสเตอริโอโพลาริเมตริกแบบบีบอัดความเร็วสูงแบบ และต่อยอดจากผลงานก่อนหน้าของกลุ่ม ซึ่งรวมถึงกล้องที่ถ่ายภาพที่ 70 ล้านล้านเฟรมต่อวินาที ซึ่งรวดเร็ว
พอที่จะเห็น
การเดินทางของแสง อุปกรณ์ล่าสุดสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีความสำคัญสำหรับชีวการแพทย์ การเกษตร อิเล็กทรอนิกส์ และสาขาอื่นๆ ที่ต้องพึ่งพาการถ่ายภาพด้วยแสงที่มีมิติสูงและรวดเร็ว ในการประมวลผลภาพที่เกิดขึ้นด้วยความเร็วแสง นักวิจัยต้องการอัตราเฟรมที่ระดับหนึ่งพันล้านเฟรมต่อวินาที (Gfps)
ซึ่งเป็นวิธีที่เหนือกว่าความเร็วในการอ่านค่าของอุปกรณ์คู่ชาร์จ (CCD) และเซ็นเซอร์เซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์ (CMOS) ที่ทันสมัยที่สุดที่ใช้ในการถ่ายภาพความเร็วสูงที่ทันสมัยที่สุด ในขณะที่อุปกรณ์ช่วงเฟรมย่อยระดับนาโนวินาทีได้รับการพัฒนา ความลึกของลำดับที่ต่ำ
(นั่นคือ จำนวนเฟรมที่จับภาพได้น้อยต่อการได้มา) หมายความว่าอุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถใช้ถ่ายภาพวัตถุที่เรืองแสงและเลือกสีได้ เช่น ดวงดาวที่อยู่ไกลออกไปและโมเลกุลที่เรืองแสงได้ การถ่ายภาพกระบวนการความเร็วสูงในหลายมิติทำให้เกิดความท้าทายเพิ่มเติม ระบบภาพออปติคัลมิติสูงส่วนใหญ่
รับข้อมูลโดยการสแกน กล่าวคือ ระบบจับภาพคอลัมน์หนึ่งมิติ (1D) หรือชิ้นส่วนสองมิติ (2D) ของวัตถุในการวัดแยกกัน ด้วยการรวมชุดของการวัดดังกล่าวเข้าด้วยกัน ระบบเหล่านี้สามารถสร้างภาพที่มีมิติสูงขึ้นของวัตถุได้ วิธีการนี้มีข้อเสีย อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือการวัดแบบต่อเนื่องในซีรีส์ต้องมี
ความแม่นยำมากเพื่อให้ภาพหลายมิติ “ต่อเข้าด้วยกัน” ได้อย่างถูกต้องรวมเทคนิคก่อน
เพื่อเอาชนะสิ่งนี้ (และปัญหาอื่น ๆ โดยธรรมชาติ) ผู้เชี่ยวชาญด้านการถ่ายภาพจึงหันมาใช้เทคนิคการถ่ายภาพด้วยแสง CUP ที่มีมิติสูงแบบ รูปแบบของการได้มาของภาพนี้ทำงานแบบคู่ขนานกัน
และได้ปรับปรุง
ประสิทธิภาพของ CUP จนถึงระดับที่หน่อที่รู้จักในชื่อการถ่ายภาพชั่วคราวแบบช็อตเดียวกำลังสร้างความสนใจอย่างล้นหลามในชุมชนการถ่ายภาพด้วยแสง การใช้เทคนิคนี้ทำให้สามารถจับภาพเวลาที่โฟตอนมาถึงได้โดยไม่ต้องตรวจวัดซ้ำ ซึ่งเป็นความสำเร็จที่ยากจะบรรลุได้ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจ
ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นชั่วขณะในฟิสิกส์ เคมี และชีววิทยา ซึ่งยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะทำซ้ำได้ดีขึ้น
เทคนิคการถ่ายภาพความเร็วสูงแบบสเตอริโอโพลาริเมตริกแบบบีบอัดแบบช็อตเดียว (SP-CUP) ที่พัฒนาขึ้นและเพื่อนร่วมงานได้รวมเอาเทคนิคก่อนหน้านี้จำนวนมากไว้ในอุปกรณ์เดียว
การรวมกันของการตรวจจับแบบบีบอัด การสร้างภาพแบบริ้ว (วิธีการถ่ายภาพแบบเร็วพิเศษแบบ 1D แบบดั้งเดิม) สเปกโทรสโกปีและโพลาริเมทรีทำให้เกิดอุปกรณ์ถ่ายภาพแบบความเร็วสูงแบบพาสซีฟแบบช็อตเดียวที่สามารถจับภาพปรากฏการณ์ที่ไม่สามารถทำซ้ำได้ซึ่งพัฒนาในรูปแบบ 5 มิติ
(สามมิติเชิงพื้นที่ บวกเวลา และ ψ, มุมของโพลาไรเซชันเชิงเส้นของแสงสะท้อน) ด้วยความละเอียดทางโลกระดับพิโควินาที เช่นเดียวกับการมองเห็นของมนุษย์ในมุมมอง กล้องตัวใหม่ของทีม “มองเห็น” ได้เหมือนมนุษย์มากขึ้น “เมื่อเรามองดูโลกรอบตัวเรา เรารับรู้ว่าวัตถุบางอย่างอยู่ใกล้เรา
ผสมผสานระหว่างภาพสามมิติความเร็วสูงและการใช้ข้อมูลโพลาไรเซชัน ทำให้ SP-CUP เป็นเครื่องมืออันทรงพลังที่อาจใช้ได้กับปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย ประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือฟิสิกส์ของโซโนลูมิเนสเซนซ์ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่คลื่นเสียงสร้างฟองอากาศเล็กๆ ในน้ำหรือของเหลวอื่นๆ เมื่อฟองสบู่แตกตัวอย่างรวดเร็วหลังจากก่อตัวขึ้น ฟองเหล่านั้นจะเปล่งแสงออกมา
“บางคนคิดว่านี่เป็นหนึ่งในความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์” “เมื่อฟองสบู่ยุบลง ภายในจะมีอุณหภูมิสูงจนเกิดแสงสว่าง กระบวนการที่ทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้นนั้นลึกลับมากเพราะมันเกิดขึ้นเร็วมาก และเราสงสัยว่ากล้องของเราจะช่วยเราหาคำตอบได้หรือไม่”และวัตถุบางอย่างอยู่ไกลออกไป” เขาอธิบาย
ดังนั้น
ในแง่ของตัวเลือกการวิจัย เรามีสื่อมากมายให้ศึกษาในอีก 100 ปีข้างหน้า จากมุมมองของแอพพลิเคชั่น เห็นได้ชัดว่ากราฟีนมาไกลกว่ากราฟีนอื่น ๆ มากเพราะงานเริ่มต้นก่อนหน้านี้ เมื่อเราพูดถึงการใช้งาน กราฟีนจะเป็นอันดับแรก หลังจากนั้น วัสดุอื่น ๆ ที่ครบกำหนดในขณะนี้ ได้แก่ BN
(เป็นสารตั้งต้นที่ดีหรือวิธีการห่อหุ้มกราฟีน), MoS 2และทังสเตนไดเซเลไนด์หรือทังสเตนไดซัลไฟด์ (WS 2 ) วัสดุเหล่านี้เข้าใกล้ขั้นตอนการใช้งานมากขึ้น และหากคุณสนใจไดโอดเปล่งแสงหรือแม้แต่ทรานซิสเตอร์ วัสดุเหล่านี้ดีกว่ากราฟีนเพราะมีช่องว่างระหว่างแถบและกราฟีนไม่มี
ยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาคลื่นเคลวินและรอสบีในมหาสมุทรที่เป็นอิสระสามารถแก้ไขได้โดยการเชื่อมต่อระหว่างอากาศกับทะเล แท้จริงแล้ว การควบรวมระหว่างมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศทำให้เกิด “โหมด” คลื่นใหม่ที่มีลักษณะเฉพาะที่ขึ้นอยู่กับกระบวนการทางกายภาพที่ควบคุมการปรับพลวัต
และอุณหพลศาสตร์ของมหาสมุทร ENSO มีช่วงเวลาสำคัญสองช่วงเวลา: ช่วงเวลาหนึ่งเกี่ยวข้องกับการปรับพลวัตของมหาสมุทรเส้นศูนย์สูตร และอีกช่วงเวลาหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงใน SST เนื่องจากการเชื่อมต่อระหว่างอากาศและทะเล ข้อ จำกัด สุดโต่งสองข้อนั้นน่าสนใจ:
เมื่อการปรับพลวัตของมหาสมุทรนั้นเร็วหรือช้าเมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิพื้นผิวน้ำทะเล ในขีดจำกัดไดนามิกที่รวดเร็ว พฤติกรรมของระบบมหาสมุทร-บรรยากาศคู่นั้นขึ้นอยู่กับวิวัฒนาการของเวลาของ SST อย่างวิกฤต แต่ได้รับอิทธิพลน้อยกว่าจากไดนามิกของคลื่นมหาสมุทร
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
