دیدن اجسام پشت دیوار هم امکان پذیر شد

دیدن اجسام از پشت موانع، یکی از آرزوهای بشر در طول تاریخ محسوب می شود. به تازگی فیزیک دانان موفق شده اند با پیش بینی الگوی پراکندگی پرتوهای نور عبوری از مواد مات، تصویر اجسام پشت آن ها را بازسازی کنند.

شاید فکر کنید فناوری تازه رویت اجسام از پشت اجسام کدر همان استفاده از پرتوهای ایکس باشد، اما این طور نیست. این روش، راه تازه ای است که برای انتقال تصاویر ساده از میان اشیا کدر با استفاده از نور معمولی پیدا شده است. فیزیکدانان از این روش برای انتقال تصویر از میان شیشه ای که با رنگ پوشانده شده استفاده می کنند.

هر جسمی یا شفاف است، یا کدر محسوب می شود، یعنی ما نمی توانیم از پشتش چیزی ببینیم؛ و یا کمی مات است و می تواند بعضی نورها را از خود عبور بدهد. با این حال، نور هنگام عبور از شبکه بندی اتمی این مواد مات، پراکنده می شود و فیزیکدانان معتقدند همین مسئله، نکته کاربردی برای دیدن اشیا از پشت اجسام کدر است.

در سال 2007/ 1386 آزمایشی برای تمرکز نور و عبور آن از پوست تخم مرغ و دندان انسان ترتیب داده شد که نشان داد چنین کاری عملی نیست. اما این بار فیزیکدانی به نام سیلوین گیگان با همکارانش در موسسه فیزیک و شیمی صنعتی پاریس، موفق شده برای اولین بار تصاویر ساده را از اجسام کدر عبور دهد به طوری که در طرف دیگر بتوان تصویر را دید.

رسیدن به تصویر

این گروه با معکوس کردن فرایند پراکنده شدن نور، توانستند از نوری که از لایه های رنگی و کدر عبور کرده بود، تصویر را بازسازی کنند. فرایند پراکندگی نور پیچیده است، اما پیش بینی پذیر هم هست، چون یک موج نوری مشخص همیشه یکسان پراکنده می شود.

نحوه ای که هر شی نور را پراکنده می کند به عنوان ماتریس انتقال آن شی شناخته می شود. به گفته گیگان، اگر لایه رنگ را به عنوان یک ماز برای نور در نظر بگیریم، آن وقت می توان ماتریس انتقال شی را به صورت نقشه در نظر گرفت.

گروه گیگان با 1000 بار تاباندن باریکه های لیزر ضعیف، توانستند ماتریکس انتقال شیشه رنگ شده خودشان را به دست بیاورند، بدین صورت که شکل باریکه لیزر را هر بار با استفاده از یک تعدیل کننده نور فاصله ای تغییر می دادند.

تعدیل کننده نور فاصله ای همان دستگاهی است که برای کنترل نور خروجی ویدئو پروژکتور به کار می رود. در طرف دیگر شیشه کدر هم یک دوربین دیجیتال الگوهای متفاوت پراکندگی نوری که در هر زمان تولید می شود را تشخیص می دهد. با مقایسه آن چه دوربین با اعمال تغییرات روی باریکه لیزر می بیند، ماتریکس انتقال شی با رنگی که دارد محاسبه می شود.

تصویر نامرئی

بدین ترتیب، اگر یک تصویر ساده به شیشه رنگی تابانده شود، یک فرد عادی می تواند تنها درخششی را در آن حس کند. اما با دانستن ماتریس انتقال، این گروه می توانند کد رد کم نور و نامشخصی که به دوربین دیجیتال می رسد را شناسایی کنند و به تصویر مورد نظر برسند.

گیگان در این مورد می گوید: « وقتی ماتریس انتقال شناخته شده باشد، بازسازی تصویر به سرعت عملی می شود. بدین ترتیب ما می توانیم به تصویری را کیفیت برسیم.»

با این حال تصاویری که در این آزمایش ها مورد استفاده قرار گرفتند بسیار ساده بودند و هنوز تا رسیدن به امکان انتقال تصاویر جالب زمان زیادی مانده است. تصاویر به کار رفته 256 پیکسلی بودند و با بالا بردن پیکسل ها، کیفیت تصویر بازسازی شده به سرعت کاهش می یابد چون نسبت سیگنال به نویز کاهش می یابد. با این وجود به گفته گیگان هنوز جا برای پیشرفت با مطالعات بیشتر در این زمینه وجود دارد.

کسانی که آزمایش 2007/ 1386 را ترتیب داده بودند، الارد موسک و همکارش ولکوپ در هلند، بسیار تحت تاثیر نتایج این مطالعه قرار گرفته اند. آن ها می گویند: « ما می توانیم ببینیم که این مطالعه آغاز راهی بلند و جذاب است.» موسک هم در تایید نظر گیگان می گوید:

« با این که در حال حاضر این تکنیک برای تصاویر 256 پیکسلی جواب می دهد، اما گروه های دیگر در سراسر جهان می توانند با الهام از این کار تصاویر بزرگ تر و پیچیده تری را از اجسام کدر عبور بدهند.»

منبع: پایگاه اطلاع رسانی آفتاب

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تنظیم: نسرین صادقی