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看!光速已被我们捕捉到了!

关注:235 发表时间:2019-04-08 11:07:05

光速为3x10^8 m/s,被认为是宇宙中不可以逾越的速度极限。但光速到底是什么样的呢?

这个问题可能听起来很荒谬,但加州理工学院的光学研究人员最近建造了世界上最快的相机,来寻找这个问题的答案。他们在YouTube上发表了一段新视频,展现了他们相机的性能。在视频中,一束激光以每秒约1000亿帧的速度穿过一瓶牛奶(作为参考,大多数电影是以每秒24帧的速度拍摄的)。

在最终的视频中,当激光从左向右穿过屏幕时,光子在牛奶中清晰地划过一道蓝色的模糊条纹。牛奶分子能帮助散射激光束中的光子,类似宇宙尘埃云散射来自于其他看不见的恒星的光一样。加州理工学院的博士后Peng Wang在视频中展示了这款相机。他表示,光在大约2000皮秒(200万分之一秒)的时间里穿过了瓶子(瓶底至瓶口的长度)。





令人惊奇的是,每秒1000亿帧只是加州理工学院相机强大捕捉能力的一小部分。这部相机名为T-CUP,最早发布在2018年《光:科学与应用》杂志的一篇论文中。据报道,它能以每秒10万亿帧的速度拍摄光线。研究人员开发这一相机的目的是为了拍摄超短激光脉冲的细节——换句话说,就是捕捉光速。

当你手机的相机在拍摄2D照片时,T-CUP则是一种条纹相机,它可以非常快地在单一维度中纪录图像。与早期的条纹相机不同的是,它能在一帧内成像整个激光脉冲,而之前的条纹相机是通过在多个激光脉冲上记录不同水平的激光片来创建光的合成图像。而T-CUP同时将激光束分流到两个不同的相机上,然后使用计算机程序将这两个图像结合起来。

据加州理工学院教授、相机的发明者之一Lihong Wang介绍,研究人员可能很快就能研发出一台每秒能记录1千万亿帧的相机,远超越T-CUP的性能。Lihong Wang表示,这么快的相机有一天可能会进入医学研究领域。这将会使研究人员能够用更极致的方式观察人类的组织(包括大脑)。我们会告诉你,要睁大眼睛观察——但也许你根本看不到它们,它们太快了。


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