الفوتوغرافي َة اخلاطفة التي التقطها >ماريه بطريقة إيقـــاف احلركة أعطت اجلواب :ذلك أن القط� � ��ة في حالة الس� � ��قوط تلوي مق َّد َمها َّ متعاكس��ْي��نْ ،مع بسطِ ومؤخ َرها باجتاهينْ َ َ قوائمه� � ��ا وقبضها .وق� � ��د أدرك الغ ّواصون والراقص� � ��ون ور ّوا ُد الفض� � ��اء هذه احلركة، فه� � ��م يتد َّربون عل� � ��ى أداء ح� � ��ركات مماثلة تساعدهم على الدوران. واعتم� � ��د نه� � ��ج آخ� � ��ر ف� � ��ي التصوي� � ��ر الستروبوس� � ��كوپي عل� � ��ى إط� �ل��اق ومضات ضوئية س� � ��ريعة اللتقاط أحداث تقع ضمن مس� � ��احات زمنية أقصر بكثي� � ��ر مما تتيحه املغالي� � ��قُ امليكانيكي � � � ُة آلالت التصوي� � ��ر. فالومض� � ��ات جتعل الش� � ��يء املتح � � � ِّر َك في الظالم مرئ ّيا حلظ ّيا للطرف الكاشف ،كعني الراصد أو اللوحة الفوتوغرافية .وفي أواسط القرن العش� � ��رين كان ل � � �ـ> .Hإدگرتون< [من املعهد ])1(MITإس� � ��هام كبير في تق ُّدم تقنية التصوير الفوتوغرافي الستروبوس� � ��كوپي، وذلك بتطوير أجه� � ��زة إلكترونية قادرة على توليد ومض� � ��ات ضوئية موثوق� � ��ة ومتك ِّررة بفواصل زمنية من رتبة امليكروثانية. وجترب ُة القطة الس� � ��اقطة تتط َّلب أن تتاح للمغالي� � ��ق أو للومضات الستروبوس� � ��كوپية الص � � � َو َر الفوتوغرافية أزمنة قصيرة مت ِّكن ُّ من إظهار احليوان بوضوح على الرغم من حركته .ولنفترض أن القطة قد اعتدلت بعد نصف ثانية م� � ��ن إطالقها؛ ففي تلك اللحظة تكون ف� � ��ي حالة س� � ��قوط بس� � ��رعة 5أمتار في الثانية .ومن ث َّم لو اس� � ��تعملنا ومضات بفواص� � ��ل زمنية مقداره� � ��ا 1م ّليثانية ،ل ُكنّا مطمئ ِّن� �ي��ن إلى أن س� � ��قوط القطة لن يتجاوز مساف َة 5م ّليمترات في غضون ِّ كل تعريض زمني ،بحيث ال يتش َّوش جال ُء صورة القطة إال شيئا يسيرا بسبب حركتها .ولتقسيم هذه احلركات البهلوانية إلى 10لقطات خاطفة، ُ الص َور َّ كل 50مليثانية. يتعينَّ التقاط ُّ وإذا ذهبن� � ��ا نرص� � ��د س� � � َ �لوك جزيء من امل� � ��ادة بدال من س� � ��لوك قطة ،فك� � ��م يجب أن
<
كابول بعرض 50 نانومترا ،مصنوع من ُأشابة (خليط) alloyمن النيكل والتيتانيوم، يهت ُّز عقب استثارته بنبضة ليزرية .واملربعات الزرقاء ُت ْب ِرز احلركة. ويُطلِق الفيل ُم الكامل (املتاح على املوقع: ScientificAmerican.com/ )aug2010/nanomovies صورة واحدة َّ كل 10 نانوثوان .وقد يكون للخصائص الفيزيائية املستخلصة من هذه االهتزازات تأثير في تصميم األجهزة النانوميكانيكية.
(2011) 2/1
تكون س� � ��رع ُة ومضاتنا الستروبوسكوپية يا تُرى؟ إن كثيرا من تبدالت البنية اجلزيئية أو النسيج املا ّدي يقتضي حت ُّر َك الذ ّرات لبضعة أنگس����ترومات 1( angstromsأنگستروم = 10-10متر) .ورس � � � ُم مثل هذه احلركة يتطلب درج َة مَ يْز مكاني spatial resolutionأقل من ات تتح َّرك أنگس� � ��تروم واحد .وملا كانت الذ ّر ُ في الغالب بسرعات تقارب كيلومترا واحدا ف� � ��ي الثانية في ح� � ��االت التب ُّدل ه� � ��ذه ،فإن رصدها يحتاج إلى ومضات ستروبوسكوپية ال يزي� � ��د َأ َم ُدها على 10فمتوثانية ،مع درجة وضوح definitionأعلى من 0.1أنگستروم. وقد اس� � ��تعمل الباحثون ،منذ زمن يعود إلى ثمانينات القرن املاضي ،نبضات ليزرية من رتبة الفمتوثانية لتوقيت العمليات الكيميائية التي تتض َّم� � ��ن ذ ّرات تتح َّرك ،ولكن من دون تصوير مواضع ال� � ��ذ َّرات في الفضاء ،علما املوجي للضوء أكب ُر ِ مئات املرات بأن الطو َل َّ من املس� � ��افات بني الذ ّرات في اجلزيئات أو ، امل� � ��واد [انظ� � ��ر« :والدة اجلزيئ� � ��ات»، العدد ،(1992) 9ص .]60 اإللكترونات املسرَّع ُة accelerated ُ وتو ِّلد ص � � � َورا ذ ِّري َة املس� � ��توى -كما في ُ electrons امليكروس� � ��كوپات اإللكتروني� � ��ة -ولكن ذلك ُ األهداف يقتصر على احلالة التي تكون فيها ثابتة في مواضعها ومص َّورة بفواصل زمنية من رتبة امل ّليثانية أو أطول ،تبعا لس� � ��رعة آلة التصوير .ومن ث � � � َّم ،فإن األفالم الذ ِّرية التي سعينا إليها اس� � ��تلزمت درج َة ال َم ْيز املكاني مليكروس� � ��كوپ إلكترون� � ��ي ،ولك� � ��ن بنبضات إلكترونية من رتبة الفمتوثانية ،بغية «إضاءة» ِ اإللكترونات املضيئ ُة جيوب األهداف .تُدعى ُ السبْر .probe pulses نبضات َّ وثم� � ��ة مس� � ��ألة أخ� � ��رى ت َّتص� � ��ل بتوقيت احلرك� � ��ة -أي حتـــديــــد حلظ� � ��ة بدئهـــــا؛ إذ ُ ص َور صاحلة ِ ذات ال ميكنن� � ��ا احلصول على ُ ُ ِ الس � � � ْبر قبل قيم� � ��ة إذا جرى التقاط نبضات َّ ب� � ��دء احلركة أو بعد انتهائه� � ��ا .ففي تصوير (the Massachusetts Institute of Technology )1
25