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追上光速的相机    日期:2019-07-11

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追上光速的相机



       这是麻省理工学院的电子工程教授哈罗德·金顿(Harold Eugene “Doc” Edgerton)利用每秒100万帧的高速相机拍摄的子弹打穿一个苹果瞬间的照片。可以说这绝对是一台开了挂的相机。如今麻省理工学院媒体实验室的Ramesh Raskar 的团队打造了一台更夸张的相机,一台具有“超能力”的相机,它能够真实地记录光的运动轨迹,并为我们呈现了光的“慢动作”。




来源机械发明爱好者





探究光的过程



●知识点:飞秒是几分之一秒?

✦1秒=1000毫秒
✦1秒=1,000,000微秒
✦1秒=1,000,000,000纳秒
✦1秒=1,000,000,000,000皮秒
✦1秒=1,000,000,000,000,000飞秒

飞秒也称为毫微微秒,简称为fs。是用来衡量时间长短的的计量单位。一飞秒为一秒的一千万亿分之一,即为1e-15或0.001皮秒。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。





 飞秒摄影技术 


       即使是光速也逃不过的飞秒摄影技术,极大地扩大了我们将能够用肉眼能看到的事物的范围,就像是在做慢动作一般,把时间以100亿倍稀释。通过飞秒摄影技术看到的辉,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。



 


光子无法通过瓶盖被强行反射图




 


光子弹跳时涟漪倒映在桌上图




 为万物“上色”的光 



       这是在飞秒摄影技术下的静物,通过光的照射,我们看到了这样一幅画面。光如同水波般轻轻掠过番茄,在它表面形成了光辉,扩散变幻着,带来美妙的视觉盛宴。





 判断蔬果的成熟




       如果你观察得够仔细的话,你会发现图中的番茄在光线穿越之后,它还在发光,这是因为熟番茄允许光线透入,而透入的光线可以在熟番茄内部不断弹射的缘故。


       Raskar说,未来,我们或许就可以用这种方法,判断蔬果是否成熟。




 



 
看穿墙背后的物体



       技术原理:一束激光进入房间后会散射开来,最后其中的一些会回到摄像头里。因为经历的路程不同,光线到达摄像头的时间有差异,利用这些差异,就可以反推它们经历的距离,进而计算出门后有什么。这就好比不用X光就看透一个人的身体。

       有了这种技术,在视线之外的人也无所遁形。想想看,这种技术的应用前景有多么广阔,比如在转弯前看清楚转角后面是否有车,在无法进入的灾难现场搜寻幸存者,也可以在没有物理接触的情况下进行无痛的肠道内窥镜检查。

       发现“慢镜头”下的美丽世界,并揭秘“真相”。

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