Dynamiczna plamka

W fizyce plamka dynamiczna jest wynikiem czasowej ewolucji wzoru plamek , w którym zmiany elementów rozpraszających odpowiedzialnych za tworzenie wzoru interferencyjnego w sytuacji statycznej powodują zmiany widoczne we wzorze plamek , gdzie jego ziarna zmieniają swoje intensywność (poziom szarości), jak również ich kształt w czasie. Jednym z łatwych do zaobserwowania przykładów jest mleko: wlej trochę mleka do łyżeczki i obserwuj powierzchnię w bezpośrednim świetle słonecznym. Pojawi się widoczny „tańczący” wzór kolorowych punktów. Tam, gdzie mleko wysycha na łyżce na krawędzi, plamka jest postrzegana jako statyczna. Jest to bezpośredni dowód na ruch termiczny atomów, który powoduje ruchy Browna cząstek koloidalnych w mleku, co z kolei skutkuje dynamiczną plamką widoczną gołym okiem.

Sekwencja obrazu laserowego biospeckle nasion kukurydzy.

Treść informacji

Czasowa historia wzorów plamek herbatników o wysokiej (po lewej) i niskiej (po prawej) aktywności molekularnej.

Dynamiczny wzór pokazuje zatem zmiany, które, jeśli są analizowane w czasie, reprezentują aktywność oświetlonego materiału. Efekt wizualny to wrzący płyn lub obraz w telewizorze dalekim od strojenia.

Można go analizować za pomocą kilku narzędzi matematycznych i statystycznych i dostarczać liczbowych lub wizualnych informacji o jego wielkości, niezbyt dobrze zdefiniowanej idei działania. Ponieważ liczba rozpraszania jest bardzo duża, zjawisko zbiorowe jest trudne do interpretacji i nie można wnioskować o ich indywidualnym wkładzie w końcowy wynik. Pomiary uzyskane za pomocą narzędzi analitycznych przedstawiają poziom aktywności jako sumę udziału zjawisk spowodowanych efektem Dopplera rozproszonego światła, jak również innych ostatecznie występujących zjawisk (zmiany w czasie współczynnika załamania światła próbki itp. .) Światło rozproszone z małymi przesunięciami Dopplera w swojej częstotliwości uderza w detektor (w końcu oko), powodując powolne zmiany intensywności, które składają się na dynamikę wzoru plamek.

Na przykład próbka biologiczna, czyli materiał, który zawiera ogromną liczbę ruchomych centrów rozpraszania, wykazuje zmiany współczynnika załamania światła w materiałach, z których się składa, wraz ze zmianami mocy, a także wiele innych efektów zwiększających złożoność identyfikacji i izolacji tych zjawiska. W takim razie pełna interpretacja aktywności próbki, za pomocą dynamicznej plamki, stanowi duże wyzwanie.

Rysunek 1 przedstawia sekwencję wzorów plamek w ziarnie kukurydzy na początku procesu kiełkowania, gdzie efekt dynamiczny jest wyższy w obszarach, w których oczekuje się, że centra rozpraszania będą bardziej aktywne, jak w przypadku zarodka i w przerwie w region bielma nasion. Zarodek znajduje się w lewym dolnym rogu, a przerwa to przypominający rzekę region pośrodku. W szczelinie aktywność jest spowodowana intensywnym wewnętrznym odparowywaniem wody, podczas gdy w zarodku aktywność jest wyższa ze względu na metabolizm żywej tkanki wraz z aktywnością spowodowaną parowaniem wody. W bielmie górny prawy obszar obrazu oznacza, że ​​stosunkowo niska aktywność wynika jedynie z parowania wody.

Aplikacje

Tkanka biologiczna jest jedną z najbardziej złożonych, jakie można znaleźć w przyrodzie. Poza tym pogarsza go wewnętrzna zmienność występująca między jedną próbką a drugą. Te fakty jeszcze bardziej utrudniają porównywanie wyników między różnymi próbkami, nawet w obecności tego samego bodźca. W tym kontekście wzory plamek zastosowano do badania bakterii, pasożytów, nasion i roślin.

Inne obszary zastosowań to analiza schnącej farby, kontrola w żelach, piankach , korozja , wykwity itp.

Dynamiczna analiza plamek

Uogólnione różnice nasion kukurydzy z pseudokolorami reprezentującymi poziom aktywności, z wysoką aktywnością reprezentowaną przez kolor czerwony i niską aktywnością reprezentowaną przez kolor niebieski.

Zaproponowano kilka narzędzi matematycznych i statystycznych do charakteryzowania aktywności dynamicznego wzoru plamek. Niektórzy z nich są:

Moment bezwładności macierzy współwystępowania (MOC)

${\ Displaystyle MI = \ suma {MOC (i, j) * (ij) ^ {2}} \, \!}$

Fujii

${\ Displaystyle Fujii (x, y) = \ suma _ {k = 1} ^ {N} {\ Frac {I_ {k} (x, y) -I_ {k + 1} (x, y)} {I_ {k}(x,y)+I_{k+1}(x,y)}}\,\!}$

Uogólnione różnice

${\ Displaystyle DG (x, y) = \ suma _ {k} \ suma _ {l} {| I_ {k} (x, y) -I_ {k + l} (x, y) |} \, \ !}$

Różnica czasowa

${\ Displaystyle D (k) = \ suma _ {m = 1} ^{M}\suma _{n=1}^{N}{E(m,n,k+1)-E(m,n,k)}\,\!}$

Te i inne metody są zebrane w bibliotece narzędzi laserowych Biospeckle .

Zobacz też

• Wzór cętek
• Hałas cętek
• Obrazowanie plamkowe