Вчені знайшли спосіб обчислити точні траєкторії променів світла в тривимірному просторі. Надшвидкі камери фіксували поширення світла і раніше, проте нова технологія додає на запис перспективу, яку відновлює комп'ютерний алгоритм, а також будує тривимірну модель. Препринт доступний на arXiv.org.
Рапідна зйомка зробила крок далеко вперед порівняно з XX століттям, коли з її допомогою знімали кулю в польоті або протікання вибуху. Сучасні камери можуть записувати відео зі швидкістю до десяти трильйонів кадрів на секунду, що достатньо для того, щоб бачити політ променя. Строго кажучи, сам по собі лазерний промінь невидимий, якщо дивитися на нього збоку. Те, що видно на кадрах - це результат розсіювання світла на матеріалі, крізь який він протікає, подібно до того, як промені Сонця проявляються на пилинках. Однак картинка, як правило, виходить почесною, оскільки зйомка ведеться однією камерою. Крім того, деякі типи камер занадто повільно (в масштабі пікосекунд) реагують на «вимикання світла», і промені здаються довшими, ніж вони є.
Казухіро Морімото (Kazuhiro Morimoto) з Федеральної політехнічної школи Лозанни і його колеги придумали спосіб, як додати в кадр перспективу. В основі методу лежить розуміння того, що швидкість світла, хоч і різна в різних середовищах, всередині одного середовища завжди одна. Тому якщо промінь в екранній площині поширюється повільніше, ніж повинен, значить, він летить під кутом до камери.
Вчені використовували камеру на однофотонних лавинних фотодіодах з інтервалом між кадрами в 10 наносекунд. Спочатку вони сфотографували статичний фон, оскільки для цього потрібні інші налаштування, після чого випустили пікосекундний промінь лазера в систему дзеркал і записали це на відео. Далі вихідець обробили комп'ютерним алгоритмом, який на основі швидкості поширення променя відновлював кут його польоту і реальне місце розташування, після чого будував чотиримірну (включаючи час) модель.
Крім того, обробка відео дозволила домалювати на ньому сприйману людиною перспективу, в результаті чого точно видно, через яку точку простору в даний момент проходить лазер. Вчені розраховують, що їх метод може бути застосовний, наприклад, в оптичній томографії. Оскільки він надає точні шляхи польоту променів, то можна буде на основі цих даних вивчати оптичні властивості об'єкта.
Лазер стає бачимо, якщо потрапляє на частинки, але потенційно можна побачити і повністю прозорі явища. Наприклад, якщо поєднати фазово-контрастну мікроскопію зі надшвидкою камерою, можна побачити вибухову хвилю в товщі води. А якщо камера не оптична, а електронна, то з її допомогою можна спостерігати розрив молекули.