กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

ในทาง ฟิสิกส์ สเปกเคิลแบบไดนามิก เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงตามเวลาของ รูปแบบสเปกเคิล โดยการเปลี่ยนแปลงของ องค์ประกอบ การกระเจิง ที่รับผิดชอบต่อการก่อตัวของ รูปแบบ การแทรก...

สเปกเคิลแบบไดนามิก

ในทางฟิสิกส์สเปกเคิลแบบไดนามิกเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงตามเวลาของรูปแบบสเปกเคิลโดยการเปลี่ยนแปลงของ องค์ประกอบ การกระเจิงที่รับผิดชอบต่อการก่อตัวของ รูปแบบ การแทรกสอดในสภาวะคงที่ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ในรูปแบบสเปกเคิล ซึ่งเม็ดสเปกเคิลจะเปลี่ยนความเข้ม (ระดับสีเทา) รวมถึงรูปร่างไปตามเวลา ตัวอย่างที่สังเกตได้ง่ายคือ นม: เทนมลงในช้อนชาแล้วสังเกตพื้นผิวในแสงแดดโดยตรง จะเห็นรูปแบบ "เต้นรำ" ของจุดสีต่างๆ อย่างชัดเจน บริเวณที่นมแห้งบนขอบช้อน สเปกเคิลจะดูคงที่ นี่เป็นหลักฐานโดยตรงของการเคลื่อนที่เนื่องจากความร้อนของอะตอม ซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบบราวน์ของอนุภาคคอลลอยด์ในนม ซึ่งส่งผลให้เกิดสเปกเคิลแบบไดนามิกที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

ลำดับภาพเลเซอร์ไบโอสเปคเคิลของเมล็ดข้าวโพด

เนื้อหาข้อมูล

ประวัติความเป็นมาของลวดลายจุดบนบิสกิตที่มีกิจกรรมโมเลกุลสูง
ประวัติความเป็นมาของลวดลายจุดบนบิสกิตที่มีกิจกรรมโมเลกุลต่ำ
ประวัติการเปลี่ยนแปลงของลวดลายจุดบนบิสกิตที่มีกิจกรรมโมเลกุลสูง (ซ้าย) และต่ำ (ขวา)

รูปแบบไดนามิกแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลง ซึ่งหากวิเคราะห์ตามช่วงเวลา จะแสดงถึงกิจกรรมของวัสดุที่ได้รับแสง ผลทางสายตาคล้ายกับของเหลวที่กำลังเดือด หรือภาพในจอโทรทัศน์ที่ไม่ได้ปรับจูนอย่างเหมาะสม

สามารถวิเคราะห์ได้โดยใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์และสถิติหลายอย่าง และให้ข้อมูลเชิงตัวเลขหรือภาพเกี่ยวกับขนาดของมัน ซึ่งเป็นแนวคิดที่ไม่ชัดเจนนักเกี่ยวกับกิจกรรม เนื่องจากจำนวน ศูนย์กลาง การกระเจิงมีมาก ปรากฏการณ์โดยรวมจึงยากที่จะตีความ และไม่สามารถอนุมานถึงการมีส่วนร่วมของแต่ละส่วนต่อผลลัพธ์สุดท้ายได้ การวัดที่ได้จากเครื่องมือวิเคราะห์แสดงระดับกิจกรรมเป็นผลรวมของการมีส่วนร่วมของปรากฏการณ์เนื่องจากผลของดอปเปลอร์ของแสงที่กระเจิง รวมถึงปรากฏการณ์อื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้น (การเปลี่ยนแปลงตามเวลาของดัชนีหักเหของตัวอย่าง เป็นต้น) แสงที่กระเจิงโดยมีการเปลี่ยนแปลงความถี่แบบดอปเปลอร์เล็กน้อยจะเกิดการสั่นไหวบนตัวตรวจจับ (ในที่สุดก็คือดวงตา) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเข้มอย่างช้าๆ ซึ่งเป็นส่วนประกอบของพลวัตของรูปแบบสเปคเคิล

ตัวอย่างเช่น ตัวอย่างทางชีวภาพซึ่งเป็นวัสดุที่มีศูนย์กระจายแสงเคลื่อนที่จำนวนมาก แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงดัชนีหักเหในวัสดุที่ประกอบขึ้นเป็นวัสดุนั้น พร้อมกับการเปลี่ยนแปลงพลังงาน รวมถึงผลกระทบอื่นๆ อีกมากมายที่เพิ่มความซับซ้อนในการระบุและแยกปรากฏการณ์เหล่านี้ ดังนั้น การตีความกิจกรรมของตัวอย่างอย่างสมบูรณ์โดยใช้สเปกเคิลแบบไดนามิกจึงเป็นความท้าทายอย่างมาก[ 1 ]

ภาพที่ 1 แสดงลำดับของ ลวดลาย จุดด่างบนเมล็ดข้าวโพดในช่วงเริ่มต้นของการงอกโดยที่ผลกระทบแบบไดนามิกจะสูงกว่าในบริเวณที่ คาดว่าศูนย์กลาง การกระเจิงจะทำงานอย่างแข็งขันมากขึ้น เช่น บริเวณเอ็มบริโอและรอยแตกในบริเวณเอนโดสเปิร์มของเมล็ด เอ็มบริโออยู่ทางด้านซ้ายล่าง และรอยแตกเป็นบริเวณคล้ายแม่น้ำอยู่ตรงกลาง ในรอยแตก กิจกรรมเกิดจากการระเหยของน้ำภายในอย่างเข้มข้น ในขณะที่ในเอ็มบริโอ กิจกรรมจะสูงกว่าเนื่องจากการเผาผลาญของเนื้อเยื่อที่มีชีวิตร่วมกับกิจกรรมที่เกิดจากการระเหยของน้ำ ในเอนโดสเปิร์ม บริเวณด้านขวาบนของภาพแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมค่อนข้างต่ำซึ่งเกิดจากการระเหยของน้ำเพียงอย่างเดียว

แอปพลิเคชัน

เนื้อเยื่อชีวภาพเป็นหนึ่งในเนื้อเยื่อที่ซับซ้อนที่สุดที่พบได้ในธรรมชาติ นอกจากนี้ยังซับซ้อนยิ่งขึ้นด้วยความแปรปรวนโดยธรรมชาติที่มีอยู่ระหว่างตัวอย่างหนึ่งกับอีกตัวอย่างหนึ่ง ข้อเท็จจริงเหล่านี้ทำให้การเปรียบเทียบผลลัพธ์ระหว่างตัวอย่างต่างๆ ยากยิ่งขึ้น แม้จะมีสิ่งกระตุ้นเดียวกันก็ตาม ในบริบทนี้ รูปแบบจุดได้ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาแบคทีเรีย[ 2 ] [ 3 ]ปรสิต เมล็ดพืช และพืช[ 4 ]

สาขาการประยุกต์ใช้อื่นๆ ได้แก่ การวิเคราะห์สีแห้ง[ 5 ]การควบคุมในเจล[ 6 ]โฟมการกัดกร่อนการเกิดคราบขาวเป็นต้น

การวิเคราะห์

ภาพแสดงความแตกต่างโดยทั่วไปของเมล็ดข้าวโพด โดยใช้สีเสมือนแทนระดับกิจกรรม สีแดงแทนกิจกรรมสูง และสีน้ำเงินแทนกิจกรรมต่ำ

มีการเสนอเครื่องมือทางคณิตศาสตร์และสถิติหลายอย่างเพื่อใช้ในการจำแนกลักษณะกิจกรรมของรูปแบบจุดแสงแบบไดนามิก ซึ่งบางส่วนได้แก่:

โมเมนต์ความเฉื่อยของเมทริกซ์การเกิดร่วมกัน (MOC) [ 7 ]
เอ็มฉัน=เอ็มโอซี(ฉัน,เจ)*(ฉันเจ)2{\displaystyle MI=\sum {MOC(i,j)*(ij)^{2}}\,\!}
ฟูจิอิ[ 8 ]
เอฟคุณเจฉันฉัน(x,y)=เค=1เอ็นฉันเค(x,y)ฉันเค+1(x,y)ฉันเค(x,y)+ฉันเค+1(x,y){\displaystyle Fujii(x,y)=\sum _{k=1}^{N}{\frac {I_{k}(x,y)-I_{k+1}(x,y)}{I_{k}(x,y)+I_{k+1}(x,y)}}\,\!}
ความแตกต่างทั่วไป[ 9 ]
ดีจี(x,y)=เค|ฉันเค(x,y)ฉันเค+(x,y)|{\displaystyle DG(x,y)=\sum _{k}\sum _{l}{|I_{k}(x,y)-I_{k+l}(x,y)|}\,\!}
ความแตกต่างทางเวลา[ 10 ]
ดี(เค)==1เอ็มn=1เอ็นอี(,n,เค+1)อี(,n,เค){\displaystyle D(k)=\sum _{m=1}^{M}\sum _{n=1}^{N}{E(m,n,k+1)-E(m,n,k)}\,\!}

วิธีการเหล่านี้และวิธีการอื่นๆ ได้ถูกรวบรวมไว้ในคลังเครื่องมือเลเซอร์ Biospeckleแล้ว

ดูเพิ่มเติม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

ในทาง ฟิสิกส์ สเปกเคิลแบบไดนามิก เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงตามเวลาของ รูปแบบสเปกเคิล โดยการเปลี่ยนแปลงของ องค์ประกอบ การกระเจิง ที่รับผิดชอบต่อการก่อตัวของ รูปแบบ การแทรก...

เนื้อหาข้อมูล

รูปแบบไดนามิกแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลง ซึ่งหากวิเคราะห์ตามช่วงเวลา จะแสดงถึงกิจกรรมของวัสดุที่ได้รับแสง ผลทางสายตาคล้ายกับของเหลวที่กำลังเดือด หรือภาพในจอโทรทัศน์ที่ไม่ได้ปรับจูนอย่างเหมาะสม

แอปพลิเคชัน

เนื้อเยื่อชีวภาพเป็นหนึ่งในเนื้อเยื่อที่ซับซ้อนที่สุดที่พบได้ในธรรมชาติ นอกจากนี้ยังซับซ้อนยิ่งขึ้นด้วยความแปรปรวนโดยธรรมชาติที่มีอยู่ระหว่างตัวอย่างหนึ่งกับอีกตัวอย่างหนึ่ง ข้อเท็จจริงเหล่านี้ทำให้การเปรียบเทียบผลลัพธ์ระหว่างตัวอย่างต่างๆ ยากยิ่งขึ้น...

การวิเคราะห์

มีการเสนอเครื่องมือทางคณิตศาสตร์และสถิติหลายอย่างเพื่อใช้ในการจำแนกลักษณะกิจกรรมของรูปแบบจุดแสงแบบไดนามิก ซึ่งบางส่วนได้แก่: