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在每秒10万亿帧的相机面前,光速都变“慢”了

 草容生 2022-10-17 发布于重庆
 我们终于看到光是怎么运动的,真的很神奇,光有点像闪电貂的运动形态。虽然光速依然不变,但是有了超级摄像机,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。
对此,有人会问:光子的光是哪里来的?我们看到光的光子怎么反射过来的?感觉摄像机应该看不到光子的路径。毕竟,横着走的那个光子并没有进入摄像机,摄像机是怎么感知到它?
为了弄清楚上述问题,我们得先弄清楚光是什么?
光的本质是一种能量。所有的光都会转化成其他能量,我们可以把光看成跟声波一样,传播出去会消失不见,因为它转化为其它形式的能量了。光子在传播过程中撞击环境里任何物质,都会被环境吸收,造成环境里被撞击物质升温!光能让我们的皮肤感觉到热,能让植物光合作用生长。
一个光粒子只要光源不断,能到达很遥远的地方。光的传播不需要介质,但它需要源源不断的光源,光就好比高压水枪里的水,在压力充足、水量充足的情况下,可以一直喷水,一旦关掉阀门,水柱一下子就没有了。光也一样,就好比手电筒的光一旦关掉开关,失去了光源,它马上就消失了。而太阳就是太阳系光能源的供给站。
光具有波粒二象性是。波粒二象性是指单个光子打到感光纸上,能量转换后出现的斑马纹或者没规律的点,是感光纸吸收了能量,我们才能看到波粒二象性。因为所有物质的原子都包含了各种能级的电子,总有能吸收特定波长光子的电子。光被全部吸收只是时间问题(实际上这个时间非常短)。
所以说,光的本质是一种能量,是由一粒一粒的光子组成,具有波粒二象性。
我们通过飞秒相机看到的光辉,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,因为有许多的光子无法穿越瓶盖,被强行分散了。
但我认为,光的运动应该是散射的而不是一个方向的,就像我们打开手电筒,大部分光向前,也有一部分向四周散射,这样才能进入我们的眼球才能看到光。如果光只是向前的话,没有光反射入眼,我们是看不到的,所以这个也不是光的真实运动。
飞秒相机能拍摄到光团的运动过程,说明光团在沿运动方向传播时也在每一个光团到达的位置都发生了散射,相机记录下的是各处散射的结果。就像从窗帘缝之间透过的光束,人能看到光束是因为在被窗帘遮蔽的空间没有光的照射,也就没有散射,人眼就看不到那个位置有光,而有透光的位置就对比形成了可见的光线。如果使用这种高速射影机,我们看到的就不是连续的光柱(线),而是一段一段如图中般的光团了。这些光团在运动过程中遇到物质形成二次光源,发生散射,这个光团的位置才能被摄像机记录下来。

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