SCIENTIFIC AMERICAN ARABIC مجلة العلوم النسخة العربية - المجلد_27 - العددان 1\2

Page 26

‫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


Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.