ΝΟΜΠΕΛ ΦΥΣΙΚΗΣ Στις οπτικές ίνες και την ψηφιακή φωτογραφία

(πηγή : εφημ.Μακεδονία [www.makthes.gr] ) ΝΟΜΠΕΛ ΦΥΣΙΚΗΣ Στις οπτικές ίνες και την ψηφιακή φωτογραφία
Το βραβείο Νόμπελ Φυσικής της φετινής χρονιάς απονεμήθηκε για δύο επιστημονικά επιτεύγματα που συνέβαλαν στη διαμόρφωση των θεμελίων της δικτυωμένης σημερινής κοινωνίας, έχοντας συμβάλει στη δημιουργία πολλών πρακτικών καινοτομιών στην καθημερινή ζωή. Σύμφωνα με την επιτροπή απονομής των Νόμπελ της Βασιλικής Σουηδικής Ακαδημίας Επιστημών, το βραβείο απονέμεται κατά το ήμισυ στον Τσαρλς Κάο για την "πρόοδο που επέφερε στον τομέα της διάδοσης του φωτός μέσω των ινών για την οπτική επικοινωνία" και κατά το άλλο ήμισυ στους Γουίλαρντ Μπόιλ και Τζορτζ Σμιθ για την "ανακάλυψη ενός ημιαγωγικού κυκλώματος εικόνων, του συλλέκτη-αισθητήρα CCD". Το βραβείο συνοδεύεται από χρηματικό έπαθλο 10 εκατομμυρίων σουηδικών κορόνων (1,4 εκατ. δολ.). Ο Τσαρλς Κάο γεννήθηκε στη Σαγκάη το 1933 και σήμερα εργάζεται στο Εργαστήριο Τηλεπικοινωνιών Χάρλοου της Μεγάλης Βρετανίας. Το 1966 έκανε μια σημαντική πρόοδο στις οπτικές ίνες. Υπολόγισε προσεκτικά πώς να διαβιβάσει φως σε μεγάλες αποστάσεις μέσω των οπτικών ινών από γυαλί. Με μία ίνα από καθαρό γυαλί θα ήταν δυνατή η μετάδοση φωτεινών σημάτων σε μια απόσταση πάνω από 100 χιλιόμετρα, σε σύγκριση με τα 20 μέτρα μόνο που μπορούσαμε με τις διαθέσιμες ίνες στη δεκαετία του 1960. Η πρώτη άκρως καθαρή ίνα κατασκευάστηκε με επιτυχία το 1970. ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΜΕΣΩ ΟΠΤΙΚΩΝ ΙΝΩΝ Σήμερα οι οπτικές ίνες αποτελούν το σύστημα που τρέφει κυριολεκτικά την κοινωνία της επικοινωνίας μας, αντικαθιστώντας τα χάλκινα καλώδια. Αυτές οι ίνες από γυαλί χαμηλής απώλειας έχουν διευκολύνει τα μέγιστα για μια παγκόσμια ευρυζωνική επικοινωνία, όπως το διαδίκτυο. Το φως ρέει σε λεπτές ίνες από γυαλί, και μεταφέρει σχεδόν το σύνολο της τηλεφωνίας και της κίνησης των δεδομένων προς κάθε κατεύθυνση. Κείμενα, μουσική, εικόνες και βίντεο μπορεί να μεταφερθούν σε όλο τον κόσμο μέσα σε κλάσματα του δευτερολέπτου. Ένα μεγάλο μέρος της κίνησης των δεδομένων αποτελείται από ψηφιακές εικόνες, οι οποίες αποτελούν το δεύτερο μέρος του βραβείου. Το 1969 οι Γουίλαρντ Μπόιλ, ο οποίος γεννήθηκε το 1924 στον Καναδά, και ο Τζορτζ Σμιθ, ο οποίος γεννήθηκε το 1930 στη Νέα Υόρκη (των εργαστηρίων Bell) επινόησαν την πρώτη επιτυχημένη τεχνολογία απεικόνισης, χρησιμοποιώντας ψηφιακό αισθητήρα, δηλαδή ένα CCD (διάταξη συζευγμένου φορτίου - Charge Coupled Device). Η τεχνολογία αυτή κάνει χρήση του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, τη θεωρία του Άλμπερτ Αϊνστάιν, για την οποία τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής το 1921. Σε αυτό το φαινόμενο το φως μετατρέπεται σε ηλεκτρικά σήματα. Η πρόκληση κατά το σχεδιασμό ενός CCD ήταν να συγκεντρωθούν και να διαβαστούν τα μηνύματα σε ένα μεγάλο αριθμό πίξελ σε σύντομο χρονικό διάστημα. CCD, ΨΗΦΙΑΚΕΣ ΚΑΜΕΡΕΣ, ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΙΣ Η διάταξη CCD χρησιμοποιείται σήμερα στις ψηφιακές κάμερες, φέρνοντας επανάσταση στη φωτογραφία, όπου το φως συλλαμβάνεται πάνω σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα αντί για το γνωστό κλασικό φιλμ. Η ψηφιακή μορφή διευκολύνει την επεξεργασία και τη διανομή αυτών των εικόνων παντού. Η τεχνολογία CCD χρησιμοποιείται επίσης σε πολλές ιατρικές εφαρμογές, όπως για την απεικόνιση του εσωτερικού του ανθρώπινου σώματος, τόσο για την διάγνωση όσο και για τη μικροχειρουργική. Καθώς επίσης στη δημιουργία πεντακάθαρων εικόνων από μακρινές περιοχές του Σύμπαντος, καθώς και δυσπρόσιτα σημεία του πλανήτη μας. Η διάταξη συζευγμένου φορτίου CCD είναι στην πραγματικότητα ένας καταχωρητής ολίσθησης, μια πολύ μικρή πλάκα πάνω στην οποία βρίσκονται διατεταγμένα έως και μερικά εκατομμύρια στοιχεία ενός ημιαγώγιμου υλικού ευαίσθητου στο φως (συνήθως πυρίτιο) και χρησιμεύει για τη λήψη ειδώλων (φωτογραφιών ή βίντεο). Όταν ο ανιχνευτής εκτίθεται σε μια φωτεινή πηγή, σε καθένα απ’ αυτά τα στοιχεία απελευθερώνονται ηλεκτρικά φορτία (ηλεκτρόνια) σε ευθεία αναλογία με τα φωτόνια που πέφτουν πάνω στο στοιχείο. Μετά την έκθεση στο φως, ο αριθμός των συγκεντρωμένων ηλεκτρονίων στο κάθε στοιχείο καθορίζει τη φωτεινότητα του αντίστοιχου σημείου πάνω στο μόνιτορ, με το οποίο είναι συνδεδεμένος ο ανιχνευτής CCD. Έτσι η φωτογραφημένη εικόνα ανασυντίθεται σημείο προς σημείο στην οθόνη.