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终于看见光的速度了:每秒一万亿帧的相机,拍摄到光的运行状态!

 虎晟 2019-07-11

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◆ 来源:机械发明爱好者

◆ 关注国际连锁产业的朋友,请留意文末的交通大学“国际与公共事务学院”培训通知。


我是谁,我在哪,我看到了什么,不会是手电筒照射的吧(光移动的时候是在标签里面的,所以不可能是手电筒照射的)。

这个就是传说的中的飞秒拍摄技术

飞秒(femtosecond)也叫毫微微秒,简称fs,是标衡时间长短的一种计量单位。1飞秒只有1秒的一千万亿分之一,即1e−15秒或0.001皮秒(1皮秒是,1e−12秒)。即使是每秒飞行30万千米的真空中的光,在一飞秒内,也只能走300纳米。

平时说到秒,感觉已经是最快的了,其实还有我们无法想象的,比如下面这组数据。

1秒=1000毫秒(ms)

1秒=1,000,000 微秒(μs)

1秒=1,000,000,000 纳秒(ns)

1秒=1,000,000,000,000 皮秒(ps)

1秒=1,000,000,000,000,000飞秒(fs)

下巴都惊呆了,这么多0都够数半天了

麻省理工学院的电子工程教授哈罗德·金顿(Harold Eugene “Doc” Edgerton)早在1964年的时候,就利用每秒100万帧的高速相机拍摄了子弹打穿一个苹果的照片。

但是50年后,人类,具体来说是麻省理工学院媒体实验室的 Ramesh Raskar 的团队创造出了每秒可以拍摄一万亿张照片的相机,比金顿的还快100万倍。

这就是飞秒摄影技术(femto-photography)的诞生

你或许会想,这么快的摄像技术有什么用?

用处可大了。比如,可以看清光的运动。

有了飞秒摄影技术,虽然光速依然不变,但是它的运动不再能超出人眼的分辨范围。

就像来到房间里打开一盏灯的时候,我们可以看到光先照亮哪里,然后再照亮哪里。换言之,光的速度在我们的眼中被“放慢”了。

如果制造一个持续几飞秒(10−15秒)的激光,那么我们就可以创造出一道像子弹一样的激光束。这道激光当然是以光速运动的,它的速度是普通子弹的100万倍。

现在用这道激光子弹去射这个可乐瓶,我们会看到什么呢?

好吧,你刚刚看到的这整个画面,发生过程不超过1纳秒(10−9秒)。

我们看到的,是经过100亿倍稀释后的时间。如果我们用的是普通的子弹来重复这个实验,那么我们要花一整年的时间,才能看到子弹从可乐瓶底部移动到瓶口。

而我们看到的光辉,实际上是散射的光,它们不再沿着原来的路线前进,反而进入了我们的眼睛里(也就是镜头里)。当这粒光线子弹射到可乐盖上的时候,这个现象尤其明显,因为有许多光子无法穿越瓶盖,被强行分散了。

因为水瓶上部有气体,你可以看到光在那里弹跳,涟漪倒映在了桌子上。

Raskar 解释道,因为这种摄影技术已经接近“与光同行”,因此在某些时刻,相机拍摄到的事件“穿越”了,后发生的事件被提前曝光。利用相对论对扭曲的时空进行矫正,我们就可以重新得到时间顺序正常的影像。

下面来看记录光束的精彩视频

未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能,互联网和脑科学交叉研究机构。

未来智能实验室的主要工作包括:建立AI智能系统智商评测体系,开展世界人工智能智商评测;开展互联网(城市)云脑研究计划,构建互联网(城市)云脑技术和企业图谱,为提升企业,行业与城市的智能水平服务。


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