Фізики створили камеру, яка дозволяє знімати зі швидкістю трильйон кадрів на секунду і з її допомогою можна побачити процеси, що відбуваються в прозорих об'єктах - наприклад, поширення ударної хвилі у воді і рух світла в кристалі. Стаття опублікована в журналі.
Високошвидкісна зйомка використовується вченими давно. З її допомогою можна вивчати деформацію матеріалу при ударі, стежити за кулею, що летить, або початком ядерного вибуху. Але значна частина цікавих для вивчення процесів прозорі або майже прозорі, такі як повітряний вихор, вибухова хвиля або хімічні реакції. Для створення камери, здатної зафіксувати такі процеси, потрібно не тільки домогтися високої частоти кадрів, а й адаптувати технологію фазово-контрастної мікроскопії, що використовується для вивчення безбарвних об'єктів.
Камера, створена під керівництвом професора Ліхона Вана (Lihong Wang) з Каліфорнійського технологічного інституту називається pCUP (phase-sensitive compressed ultrafast photography). pCUP успадковує ключову особливість свого попередника, камери LLE-CUP. На відміну від звичайних надшвидких камер, вона не робить багато знімків з високою частотою. Замість цього знімається всього один кадр, але використовувана в pCUP матриця записує будь-яку зміну картинки в період поки він триває. Це дозволяє прискорити зйомку в кілька разів.
Іншою особливістю pCUP є використання фазово-контрастної зйомки. В основному, ми бачимо об'єкти тому, що вони змінюють яскравість або колір світла. Прозорі і безбарвні предмети, як повітря або скло, ми помічаємо завдяки ефектам заломлення і відображення, але далеко не завжди, і помітити тонкий шар води або дуже чисте скло під прямим кутом до поверхні майже неможливо. Для фазово-контрастної зйомки прозорість об'єкта не є перешкодою, вона фіксує не яскравість і не колір, а зсув фаз світла.
Швидкість поширення світла різна для різних середовищ і матеріалів. Потрапляючи з повітря в скло, світлова хвиля сповільнюється. Змінюється швидкість світла і при різних температурі або щільності. Якщо навіть уявити собі абсолютно прозорий предмет, то уповільнення ним світлової хвилі зрушить її фазу. Це зрушення фази можна зробити видимим, сконструювавши систему лінз і, таким чином, побачити і сам предмет.
Як результат, pCUP дозволяє побачити в уповільненій зйомці дуже швидкі і прозорі явища. У тестах, проведених авторами, було знято поширення вибухової хвилі у воді і рух світлового фронту лазера в кристалі. Вчені припускають, що надалі винахід може бути використаний для вивчення згоряння палива в двигунах, процесу передачі нервових імпульсів і багато чого іншого.
Раніше вчені винайшли рентгенівську кінозйомку, що дозволяє побачити внутрішню структуру об'єктів у динаміці. Також для спостереження за рухомими клітинами були пристосовані атомно-силові мікроскопи.