光的慢动作, 可能会刷新你的世界观

他们拍下了光的慢动作, 可能会刷新你的世界观-MAAMX

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。

一起来看看,用飞秒摄影技术拍摄到的光影运动影像。

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?

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更精致的画面

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好吧,你刚刚看到的这整个画面,发生过程不超过1纳秒。

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。

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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。

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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 提示,当他的团队仔细地查看瓶口的光形成的波纹的时候,发现这些涟漪正在离我们远去。这不太对啊,光线不是应该朝着我们前进吗?

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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。

爱因斯坦会爱上这种摄影技术的。

再看一看,用飞秒摄影技术拍摄的静物。

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