لا يسمح له النظام البصري للإنسان برؤية العالم في نطاق الأشعة تحت الحمراء (على عكس ممثلي الحيوانات ، التي لديها مستقبلات خاصة في أجزاء مختلفة من الجسم) ، ولكن الشخص كان قادرًا على تعويض حرمانه الجسدي ، وبمساعدة التطورات التقنية ، "التفكير" في الصورة في طيف الأشعة تحت الحمراء ليس أسوأ حيوان.
التكنولوجيا لمساعدتنا
قد يبدو أن مقالًا يحتوي على بيان لتضمين كاميرا الأشعة تحت الحمراء في الهواتف الذكية ظهر بتأخير كبير: ظهرت هذه الأدوات منذ فترة طويلة في إنتاج واسع ، تذكر فقط كاميرا OnePlus 8 Pro ، التي تحتوي على مرشح حساس للضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء ويسمح لك بالرؤية من خلال البلاستيك الرقيق ووفقًا للمستخدمين ، حتى من خلال بعض الملابس. ومع ذلك ، فإن قدرات هذه الكاميرات لا تزال محدودة للغاية.
لقطات على كاميرا الرائد الجديد من OnePlus
في هذه المقالة ، سنخبرك بمتعة الأشعة تحت الحمراء التي ستصبح في متناولنا بشكل أكبر ، بفضل تقنية التحويل البصري الخاصة ، والتي قد تصبح لاحقًا جزءًا من هاتفنا الذكي. يتضح هذا من خلال دراسة أجراها مايكل مراين ، عالم من قسم الفيزياء في جامعة تل أبيب.
إذن ما هو عالم الفيزياء الإسرائيلي مستعد لمفاجأتنا؟
يتحدث المتخصص عن تطور واعد لديه كل فرصة للوصول إلى مستوى المستهلك ونقل صورة لمدى الأشعة تحت الحمراء المتوسطة بسهولة ، وبالتالي فتح نافذة لثروة جديدة كاملة من البيانات غير المتاحة لعامة الناس بعد.
على سبيل المثال ، ستسمح التكنولوجيا الجديدة بعرض الغازات ، ولكل منها لون فريد في نطاق الأشعة تحت الحمراء ، أو مواد بيولوجية مختلفة تحدث في الطبيعة ، ولكنها "غير مرئية" للعين البشرية ، وكذلك تحديد الخلايا السرطانية. يقول Mrayen إن الأجهزة الطبية الحالية للكشف عن السرطان تستخدم أجهزة معقدة للغاية ومكلفة ، في حين أنها طورت بديلاً مدمجًا وغير مكلف وفعال. يمكنهم القيام بذلك ، كما يقول ، باستخدام مستشعرات ألوان [الضوء المرئي] المتاحة على نطاق واسع ورخيصة وسريعة وفعالة ذات دقة عالية. تعد مستشعرات الأشعة تحت الحمراء المتوسطة باهظة الثمن وغير حساسة وتعمل في درجة حرارة أقل من درجة حرارة الغرفة ولا تتمتع بنفس الدقة العالية مثل رقائق الكاميرا المصنوعة من السيليكون الجاهزة.
ينقل التطور الجديد ، الذي كشف عنه Mrayen وزملاؤه ، الضوء من نطاق متوسط الأشعة تحت الحمراء إلى أطوال موجية يمكن لرقائق السيليكون المنتجة بكميات كبيرة اكتشافها.
في السابق ، كانت المشكلة الرئيسية في تطوير المستشعرات الحساسة للطيف المتوسط للأشعة تحت الحمراء هي أن الموجات ذات الأطوال الموجية المختلفة تنتقل بسرعات مختلفة عبر المواد غير الخطية ، ونتيجة لذلك تكون موجات الضوء ذات الترددات المختلفة خارج الطور مع بعضها البعض ، لذلك يتم تحويل جزء صغير فقط من الضوء في مرئي.
الطريقة الوحيدة للحصول على صورة إعلامية في هذه الحالة هي تغيير طول موجة واحد في كل مرة. لكنه يتطلب كاميرات متطورة للغاية باهظة الثمن بالنسبة لمعظم المستخدمين.
تعلم المزيد عن قدرات التطوير
بحثًا عن أفضل طريقة لإزاحة فوتونات الأشعة تحت الحمراء المتوسطة من خلال الطول الموجي الذي يمكن أن يراه السيليكون ، اعتمدت مجموعة Mreyen على عملية تحويل التردد ثابت الحرارة التي قدمها سابقًا زميل Mreyen ، Chaim Suchowski. تسمح نتائج هذه الدراسة بتحويل موجات الأشعة تحت الحمراء ببطء إلى فوتونات مرئية.
فيما يلي تمثيل مرئي لعملية تحويل صورة من نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (على اليسار) عن طريق تمريرها عبر البصريات غير الخطية (الوسط) إلى أطوال موجية مرئية يمكن تسجيلها بواسطة الكاميرا.
يأمل Sukhovsky أنه من خلال البناء على خدعة تحويل التردد الحافظة للحرارة ، يمكن تثبيت المستشعرات الحساسة على الهواتف الذكية.
قال سوشوسكي في بيان صحفي: "نحن البشر نرى ما بين الأحمر والأزرق". "إذا تمكنا من رؤية الأشعة تحت الحمراء ، فسنرى أن العناصر مثل الهيدروجين والكربون والصوديوم لها ألوان فريدة. رأى قمر صناعي للرصد البيئي يلتقط صورة في المنطقة أن المصنع كان يلقي بشكل غير قانوني مواد خطرة في البيئة ، أو أن قمرًا صناعيًا للتجسس يمكنه رؤية المكان الذي تختبئ فيه المتفجرات أو اليورانيوم. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن كل جسم يصدر حرارة في نطاق الأشعة تحت الحمراء ، يمكن رؤية كل هذه المعلومات حتى في الليل ".
قائمة المراجع:
- رؤية العالم بألوان جديدة [مورد إلكتروني]. URL: english.tau.ac.il/news/new-colors-tech
- تحويل التردد الأديباتي - نهج هندسي [مورد إلكتروني]. URL: www.tau.ac.il/~haimsu/Adiabatic_Frequency_Conversion.html
- صور تقنية التحويل البصري بالأشعة تحت الحمراء "بالألوان" - IEEE Spectrum [مورد إلكتروني]. URL: range.ieee.org/tech-talk/semiconductors/optoelectronics/turning-infrared-into-new-colors