Máy ảnh 10 nghìn tỷ khung hình/giây: Chụp ảnh ánh sáng đang bay

Máy ảnh 10 nghìn tỷ khung hình/giây: Chụp ảnh ánh sáng đang bay


Phan Anh •Chủ nhật, 04/11/2018


Chia sẻ FBChia sẻ TwitterBình luậnMáy ảnh nhanh nhất thế giới với tên gọi T-CUP dưới đây có thể thấy đã được hình dạng, cường độ , và góc nghiêng của xung ánh sáng với tốc độ đạt mức chưa tưởng.(ảnh: Caltech)Ánh sáng được xem chính là thứ nhanh số 1 trong vũ trụ này, vì vậy việc chụp đã được ánh sáng đang di chuyển gần như là điều bất khả thi. Tuy nhiên, một dàn thiết bị do các chuyên gia tại Viện Công nghệ California (Caltech) mới chế tạo gần đây đã cho phép ghi hình với tốc độ 10 nghìn tỷ khung hình mỗi giây, nghĩa chính là nó có thể chụp lại hình ảnh ánh sáng đang di chuyển.Các nhà nghiên cứu, bao gồm Jinyang Liang và đồng nghiệp của ông, hoàn toàn không thực hiện điều này chỉ vì tính tò mò; bởi việc hiểu đã được cách di chuyển của ánh sáng chính là nền tảng của rất nhiều nhiều lĩnh vực khác nhau. Không chỉ vậy, nó còn có thể mang lại những ứng dụng tiềm năng trong vật lý, kỹ thuật, và dược phẩm vì các lĩnh vực này phụ thuộc rất nhiều lớn vào hành vi của ánh sáng ở quy mô cực nhỏ và cực ngắn, mà những giới hạn này lại rất khó có thể đo lường được.Trong quá khứ, đã có những máy quay với tốc độ hàng tỷ hoặc hàng nghìn tỷ khung hình mỗi giây, Tuy nhiên các máy quay đó giống với “streak camera” (thiết bị đo sự biến đổi cường độ của xung ánh sáng theo thời gian).1 xung ánh sáng do hệ thống T-CUP ghi lạiNếu người ta có thể tái tạo lại hoàn hảo một xung ánh sáng, vậy sau đó bạn có thể chụp lại nó trong mỗi một mili giây, Tuy nhiên bạn cần tính đến cả thời gian chụp của camera – dù chỉ diễn ra trong khoảng vài femto giây (một femto giây bằng một phần triệu tỷ giây).Bạn có thể chụp lại một xung ánh sáng khi nó đang ở đó, Tuy nhiên đến bức ảnh tiếp theo, xung đó cũng sẽ ở vị trí xa hơn một chút, và đến bức ảnh tiếp theo nữa, xung ánh sáng này thậm chí còn ở xa hơn, cứ tương tự như vậy. Kết quả cuối cùng là một đoạn phim với các ảnh chụp liên tiếp không thể phân biệt ghi lại cảnh di chuyển của một xung ánh sáng với tốc độ cao.Đây chính là cách làm rất tốt nhất – Tuy nhiên bạn phải tính đến việc chưa thể gây ra một triệu xung ánh sáng giống hệt nhau. Ngay cả khi nó đi qua một ống kính được khắc cẩn thận chỉ bằng laser, xung ánh sáng đầu tiên cũng bị thay đổi khi va phải lớp kính. Trong trường hợp như vậy, bạn cần phải chụp lại xung đầu tiên đó ngay trong thời gian thực – điều đó có nghĩa là, việc ghi lại hình ảnh không chỉ diễn ra với độ chính xác tính theo femto giây, mà chỉ cách nhau vài femto giây.Đó là những gì hệ thống chụp ảnh theo phương pháp T-CUP này thực hiện được. Nó kết hợp một streak camera ở trên với một camera tĩnh và phương pháp thu thập dữ liệu sử dụng trong việc chụp X-quang.“Chúng tôi biết rằng, nếu chỉ sử dụng một streak camera ở tốc độ femto giây, chất lượng hình ảnh vẫn rất nhiều giới hạn. Vì vậy, để cải thiện điều này, chúng tôi đã bổ sung thêm một camera khác cho ra hình ảnh tĩnh. Kết hợp với hình ảnh thu đã được bởi streak camera tốc độ femto giây, chúng ta có thể sử dụng Phép biến đổi Radon (Radon Transformation) để tạo ra đã được các hình ảnh chất lượng cao trong khi ghi lại 10 nghìn tỷ khung hình mỗi giây.” Đồng tác giả của nghiên cứu, ông Lihong Wang cho hay.Sơ đồ cấu tạo các thiết bị máy ảnh (ảnh qua techcrunch.com)Phương pháp này cho phép chụp lại các hình ảnh – hay là nói chính xác hơn về kỹ thuật, chính là các khối dữ liệu không-thời gian – trong mỗi 100 femto giây. Điều đó nghĩa là 10 nghìn tỷ hình ảnh mỗi giây – ở trên thực tế, chẳng có bộ nhớ lưu trữ nào đủ nhanh để ghi lại 10 nghìn tỷ khối dữ liệu này trong mỗi giây cả. Do vậy, hiện tại các nhà điều tra chỉ có thể giữ lại một lượng nhỏ khung hình liên tục trong số đó – 25 khung hình của thí nghiệm đó, như bạn thấy ở dưới đây.25 khung hình ảnh này cho thấy cảnh một xung laser kéo dài một femto giây đi qua một bộ tách chùm tia – bạn cần lưu ý rằng, ở quy mô này, thời gian ánh sáng đi qua ống kính chính là rất đáng kể.Có thể thấy mức độ chính xác theo thời gian thực của thí nghiệm này chính là không từng có trước đây, nhưng các nhà nghiên cứu vẫn chưa dừng lại.“Chúng tôi đã thấy các khả năng gia tăng tốc độ lên mức một triệu tỷ (quadrillion) khung hình mỗi giây!” Ông Liang cho biết trong thông cáo báo chí. Ghi lại đã được hành vi của ánh sáng ở quy mô này , với mức độ chính xác như vậy là điều vượt quá những gì mọi người có thể tưởng tượng một vài năm trước.Trong tương lai gần, nó được kỳ vọng cũng sẽ tiết lộ những bí mật không từng đã được khám phá liên quan đến sự tương tác giữa ánh sáng , vật chất. Ngoài ra, thiết bị này có thể giúp mở ra những lĩnh vực hoàn toàn mới cũng như các kiến thức mới về vật lý và vật liệu.Theo Techcrunch.comPhan Anh


Ánh sángchụp ảnhvideo quay chậm


2018-11-04