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看!光速已被我們捕捉到了!

關注:361 發表時間:2019-04-08 11:07:05

光速為3x10^8 m/s,被認為是宇宙中不可以逾越的速度極限。但光速到底是什么樣的呢?

這個問題可能聽起來很荒謬,但加州理工學院的光學研究人員最近建造了世界上最快的相機,來尋找這個問題的答案。他們在YouTube上發表了一段新視頻,展現了他們相機的性能。在視頻中,一束激光以每秒約1000億幀的速度穿過一瓶牛奶(作為參考,大多數電影是以每秒24幀的速度拍攝的)。

在最終的視頻中,當激光從左向右穿過屏幕時,光子在牛奶中清晰地劃過一道藍色的模糊條紋。牛奶分子能幫助散射激光束中的光子,類似宇宙塵埃云散射來自于其他看不見的恒星的光一樣。加州理工學院的博士后Peng Wang在視頻中展示了這款相機。他表示,光在大約2000皮秒(200萬分之一秒)的時間里穿過了瓶子(瓶底至瓶口的長度)。





令人驚奇的是,每秒1000億幀只是加州理工學院相機強大捕捉能力的一小部分。這部相機名為T-CUP,最早發布在2018年《光:科學與應用》雜志的一篇論文中。據報道,它能以每秒10萬億幀的速度拍攝光線。研究人員開發這一相機的目的是為了拍攝超短激光脈沖的細節——換句話說,就是捕捉光速。

當你手機的相機在拍攝2D照片時,T-CUP則是一種條紋相機,它可以非常快地在單一維度中紀錄圖像。與早期的條紋相機不同的是,它能在一幀內成像整個激光脈沖,而之前的條紋相機是通過在多個激光脈沖上記錄不同水平的激光片來創建光的合成圖像。而T-CUP同時將激光束分流到兩個不同的相機上,然后使用計算機程序將這兩個圖像結合起來。

據加州理工學院教授、相機的發明者之一Lihong Wang介紹,研究人員可能很快就能研發出一臺每秒能記錄1千萬億幀的相機,遠超越T-CUP的性能。Lihong Wang表示,這么快的相機有一天可能會進入醫學研究領域。這將會使研究人員能夠用更極致的方式觀察人類的組織(包括大腦)。我們會告訴你,要睜大眼睛觀察——但也許你根本看不到它們,它們太快了。


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