@ 2011.12.14 , 15:24
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震惊了:摄录下了光的运动

美国麻省理工学院(MIT)媒体实验室最新开发出了一种光速摄像机系统,每秒捕捉1万亿帧画面,可观察光子的运动轨迹。

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这个设备是由 MIT 媒体实验室和化学院的 Bawendi 实验室联合联合研制而成,这个高速相机使用少于万亿分之一秒的激光脉冲作为闪光。这项新技术我们称之为毫微微(femto)摄像技术,主要有三个部分:飞秒激光照明,皮秒检测器 ,精确重现技术。脉冲光源我们选用的是一种钛蓝宝石激光器,每~ 13奈秒定期发射脉冲,因此所有曝光看起来都一样。这个相机在水平方向有个非常狭小的合理视野,因此我们每次只能记录下一个单维图像,该摄像机系统拥有多个摄像头传感器,每个传感器被编程以万亿分之一秒的延迟拍摄画面,在传感器被触发的同时我们通过旋转两面镜子将分离的图像拼成完整画面,所以制作出的视频实际上是上万亿个分离图像的组合。

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视频中我们仅仅记录了480帧,每帧曝光时间1.71皮秒,但是由于光移动特别快因此足够记录下的它的轨迹。这项技术除了给我们研究光的行为提供了一个新的工具之外,另一个用途也值得我们期待,研究者们打算把这台摄像机卖给知名导演 Michael Bay (《珍珠港》《变形金刚》),不知道未来这又会给我们带来怎样的视觉震撼。via media gizmodo


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TOTAL COMMENTS: 48+1

  1. 983731

    Geek文 没有人抢沙发么

  2. purpletulip
    @6 years ago
    983733

    我是外行,實在看不出這怎麼就記錄了光的運動。

    [55] XX [7] 回复 [0]
  3. Puncca
    @6 years ago
    983734

    我还是没看明白,当激光在其他方向上散射的光子被摄像机捕捉并拍摄下来的时候,那束激光已经不在摄像机所拍摄到的位置上,那么这个摄像机到底有什么用?

    [15] XX [7] 回复 [0]
  4. monolith171
    @6 years ago
    983737

    毫微微…飞?奈秒…纳秒?

  5. 断了翅膀的TT
    @6 years ago
    983738

    为什么我看到那位貌似阿三的人物就觉得不怎么靠谱……是我有人种歧视吗?
    面壁思过ing……

  6. 983740

    记录光的运动到没什么意义,只是为了显示他们的摄像机很牛B

  7. monolith171
    @6 years ago
    983742

    呃,“观察光子的运动轨迹”?

  8. 我没那么帅啦
    @6 years ago
    983759

    还不如卖给流言终结者,让他们来用超超超超高速摄像机做一集《take a cannonball to the knee》

    [40] XX [4] 回复 [0]
  9. 万晓嘉S
    @6 years ago
    983766

    不觉得像一把手电筒照过去吗?

  10. druiber
    @6 years ago
    983771

    跟前阶段那个打很多次手枪来拍子弹飞过慢镜头的大哥是一个原理吗

  11. 木鱼木鱼
    @6 years ago
    983773

    不觉得像一把手电筒照过去吗? +1

  12. alex_zhao
    @6 years ago
    983776

    迈克尔贝是个渣渣,卖给卡梅隆安东尼还差不多

  13. wizard
    @6 years ago
    983804

    我再也不想当科学家了!!!直到看完视频…

  14. ET来过
    @6 years ago
    983818

    不懂…..摄像机记录画面不也要靠光么?

  15. 983820

    光的本质是电磁波,因此他们记录的实际上是电磁波的传播,实际上这是非常有意义的。因为光速众所周知是最快的速度,记录下光的传播可不是件容易的事情。另外,我个人认为这项技术是非常有学术潜力的,例如用在STM上,观测微观结构中的电磁场的运动那是非常有意思的哦。阿三们越来越猛了啊。。。

    [26] XX [1] 回复 [0]
  16. 983821

    @purpletulip

  17. 983826

    再打个比方好了,水波是很常见的一种波,往水里扔个石子就会产生水波,同时由于水波的速度非常慢,用一般的摄像机就能拍到,但是光波宇宙中最快,一般摄像机即使是高速摄像机也拍不到。所以他们用了钛蓝宝石激光器作为脉冲源,周期只有13纳秒。

    [10] XX [1] 回复 [0]
  18. isolatewangzi
    @6 years ago
    983827

    根本就是谬论嘛。。他们要是能拿一个手电打开,然后照出来手电光束一点点往前走才算射下了光的运动,照他们这么说,我随便个相机拍个照片都可以说我捕捉到了光子的运动瞬间。。

  19. 983830

    @isolatewangzi: 难道他们不就是看到光一点点往前跑么?可以很明显的看到光波的波形啊。

  20. 飞行音
    @6 years ago
    983831

    他们拍到的也许只是人造光源波动频率。

  21. 983835

    @飞行音: 但是第一个movie里面可以很明显的看到只有一个波面啊,要是人造光源的震动我感觉应该有很多个波面才对。

  22. 983837

    这个不是直接记录下光的运动,而是用很短的时间间隔记录了一束光照亮其他物体的过程,这个标题很误导人的。

  23. 983839

    @abc: 他们应该用的是脉冲光源,可以近似认为只有一个波包,而不是用手电筒照过去。

  24. 咸鱼
    @6 years ago
    983846

    c*13纳秒=3*10^8*13*10^-9=3.9米,也就是说两个激光闪光周期之间,光走了3.9米,也就是视频中两帧之间光跑了3.9米,可是视频中的光的边际好像是几厘米几厘米的在动啊。

    所以说卖给拍电影的可以。

  25. 983847

    @ET来过: 他们没有直接测到光子运动,而是通过重复拍摄一可重复时间,然后还原的。

  26. 雨雨
    @6 years ago
    983861

    陈老师笑了…

  27. 猫的摇篮
    @6 years ago
    983868

    他们太屌了。人类已经进入未来了。

  28. 983894

    快进超光速

  29. airportcon
    @6 years ago
    983956

    这个相当有突破性!我擦没想到煎蛋这么多人意识不到。就好像当年爱因斯坦说光线会拐弯,一堆人说,拐弯就拐弯呗。与我何干

  30. richie5831
    @6 years ago
    983987

    阿三,把这个高速相机给日本拍AV如何?

  31. 984009

    是这样的,比如脉冲光源向苹果每秒发射一个光脉冲,旁边的相机每秒拍摄一张照片,分别在0.0000001s,1.0000002s,2.0000003s,3.0000004s 。。。。。秒拍照,合成起来就是这个影片了。本质就是这个相机曝光时间非常短呗,比光走几厘米距离的时间还要短。

    [23] XX [2] 回复 [0]
  32. ToyBox
    @6 years ago
    984010

    – -要是能拍下普通相机的效果对比一下就好了,就这么看我们这些外行什么都看不出啊

  33. 984030

    高速摄影机之王…… 这玩意拿来拍三体里水珠光速摧毁地球舰队实在是太合适不过了

  34. dualshock
    @6 years ago
    984039

    明白文章的意思了,实际上我们在视频中看到的每一帧画面从上到下都不是同一个时间拍摄的,也就是说我们的快门可能快不过光速,但是我们可以让光再跑一次,比如:刘翔一秒钟跑十米,但是我们的照相机只能一秒钟照一张照片,那怎样完整的记录下刘翔一秒内冲刺过程的画面呢?很简单,让刘翔跑10次,第一次拍下刘翔跑到第一米的画面,第二次拍下刘翔跑到第二米的画面,第三次…………直到拍下第十米的画面,把这十张连着放,我们就得到了一个用一秒一帧的照相机拍下的相当于一秒钟十帧的摄像机的连续画面。而从文中得知~这伙人让光跑了不下上万亿次~~~~

  35. sadapple
    @6 years ago
    984052

    笨蛋 – – 你怎么可能拍到光 光又不发射光
    你只能拍到其他物体散射出来的光

  36. sanders.yao
    @6 years ago
    984097

    应该算是记录了开灯点亮灯泡的速度吧

  37. 囧斯教你演
    @6 years ago
    984303

    各种没觉得。记录的是光的轨迹不是光子的轨迹好吗 = =

    光子没有轨迹,是一种波动啊话说,
    自挖双目,略表无奈啊亲

  38. 冻鱼
    @6 years ago
    984323

    其实是电脑快过了光吧……电脑以万亿分之一秒的速度间隔控制相机照相……

    那也就是10e-12s 相比下光速3e8m/s的话也没多少……然后再用几百上千张几乎黑色的照片用电脑合成出现单张照片……

    我比较想知道的是电脑做到万亿分之一秒的间隔? 主频4G也才4e9 ……那要多牛逼的电脑呢?

  39. 元首
    @6 years ago
    984337

    中年Howard和Raj终于联手了

  40. 984354

    不清楚两面镜子是怎样运作的,为什么会把两个片段进行合成

  41. Sheldon
    @6 years ago
    984422

    从视频里面可以看得出来光的几种特性,波动性、粒子性、衍射、散射。很赞!

  42. ranger27
    @6 years ago
    984430

    对比声纳,这个可不可以叫光纳?

  43. 路过
    @6 years ago
    984514

    大约2年前,环球科学(科学美国人中文版)就介绍过一个美国公司,该公司专门制造高速相机。他们速度最快的产品和这个介绍的相当,当时杂志编辑带该公司的人和那台相机去一个物理实验室,看看拍什么比较好,哪些物理学家马上想到了拍激光脉冲,用一束极短的激光脉冲从房间一头到另一头(利用镜子让光线走Z字形延长光线走的距离),那台相机捕捉到了一束激光脉冲(约几个皮秒脉宽)在镜子间穿行的过程。而且,那台相机记录的每张照片上的光脉冲是同一个!
    该相机之所以可以这么快,是因为采用多个CCD,然后利用转镜每隔很短的时间,将镜头中的画面转向另一个CCD,因此可以每幅画面间的间隔时间很短。当然能够快到记录光脉冲的运动路线的地步,仍然需要很高的技术。

  44. 天花板恶魔
    @6 years ago
    984571

    这更本就是驳论啊,你要拍下一个运动的事件,就得比该事件更快。你要拍下光,就得比光还快。至少在目前的物理理论构架下,这时候你已经可以时间旅行了

  45. 984994

    量子物理最基本的不确定性原理告诉我们光子的动量和位置不可能同时记录,Δp*Δq>h/2π

  46. forest
    @6 years ago
    985505

    注意注意,拍的是光波而不是光子。单个光子你是不可能看到第二次的,并且既然被你看见了也就意味着其他任何粒子也都看不见它了。但是由一系列电场强度不同的光子膜组成的电磁波就不同了,在知道光源未知的情况下,如果你看见了一个光子,那么跟这个光子处于同一“波前”的其他光子的状态就可以推算出来。也就是这个相机快门速度是如此之快,以至于它能拍到光的“波前”的运动轨迹——所以视频看起来就像极光一样炫!

    吐槽一下!这东西拿来做光的衍射、光速不变这类物理实验会很酷哦!

  47. 990382

    大家可以这么算一下,电影是1秒24帧,而这个是1.7皮秒1帧,那1秒多少帧。。。

  48. 陈大葱
    @6 years ago
    1097195

    类似于示波器的等效采样技术吧…
    但不知道是怎么做到皮秒级的曝光时间

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