每秒一萬億幀的速度,拍攝到光的運行狀態,差點不敢相信自己的眼睛
法律顧問:趙建英律師
我是誰,我在哪,我看到了什麼,不會是手電筒照射的吧(光移動的時候是在標籤裡面的,所以不可能是手電筒照射的)。
這個就是傳說的中的飛秒拍攝技術
飛秒(femtosecond)也叫毫微微秒,簡稱fs,是標衡時間長短的一種計量單位。1飛秒只有1秒的一千萬億分之一,即1e?15秒或0.001皮秒(1皮秒是,1e?12秒)。即使是每秒飛行30萬千米的真空中的光,在一飛秒內,也只能走300納米。
平時說到秒,感覺已經是最快的了,其實還有我們無法想像的,比如下面這組數據。
1秒=1000毫秒(ms)
1秒=1,000,000 微秒(μs)
1秒=1,000,000,000 納秒(ns)
1秒=1,000,000,000,000 皮秒(ps)
1秒=1,000,000,000,000,000飛秒(fs)
下巴都驚呆了,這麼多0都夠數半天了
麻省理工學院的電子工程教授哈羅德·金頓(Harold Eugene 「Doc」 Edgerton)早在1964年的時候,就利用每秒100萬幀的高速相機拍攝了子彈打穿一個蘋果的照片。
但是50年後,人類,具體來說是麻省理工學院媒體實驗室的 Ramesh Raskar 的團隊創造出了每秒可以拍攝一萬億張照片的相機,比金頓的還快100萬倍。
這就是飛秒攝影技術(femto-photography)的誕生。
你或許會想,這麼快的攝像技術有什麼用?
用處可大了。比如,可以看清光的運動。
有了飛秒攝影技術,雖然光速依然不變,但是它的運動不再能超出人眼的分辨範圍。
就像來到房間里打開一盞燈的時候,我們可以看到光先照亮哪裡,然後再照亮哪裡。換言之,光的速度在我們的眼中被「放慢」了。
如果製造一個持續幾飛秒(1?15秒)的激光,那麼我們就可以創造出一道像子彈一樣的激光束。這道激光當然是以光速運動的,它的速度是普通子彈的100萬倍。
現在用這道激光子彈去射這個可樂瓶,我們會看到什麼呢?
好吧,你剛剛看到的這整個畫面,發生過程不超過1納秒(10?9秒)。
我們看到的,是經過100億倍稀釋後的時間。如果我們用的是普通的子彈來重複這個實驗,那麼我們要花一整年的時間,才能看到子彈從可樂瓶底部移動到瓶口。
而我們看到的光輝,實際上是散射的光,它們不再沿著原來的路線前進,反而進入了我們的眼睛裡(也就是鏡頭裡)。當這粒光線子彈射到可樂蓋上的時候,這個現象尤其明顯,因為有許多光子無法穿越瓶蓋,被強行分散了。
因為水瓶上部有氣體,你可以看到光在那裡彈跳,漣漪倒映在了桌子上。
Raskar 解釋道,因為這種攝影技術已經接近「與光同行」,因此在某些時刻,相機拍攝到的事件「穿越」了,後發生的事件被提前曝光。利用相對論對扭曲的時空進行矯正,我們就可以重新得到時間順序正常的影像。
下面來看記錄光束的精彩視頻:
End
來源:製造原理
資料源:把科學帶回家 (ID:steamforkids)、百度百科
視頻翻譯:@不靠譜網
評論處大家可以補充文章解釋不對或欠缺的部分,這樣下一個看到的人會學到更多,你知道的正是大家需要的。。。
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