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科普知識
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FFC連接器

傳說的中的飛秒拍攝技術,讓瞬間成為永恒

發布日期:2022-05-18 點擊率:41

飛秒,又叫毫微微秒,1飛秒等于1的負15次方秒。飛秒成像技術是指相機發出飛秒級的激光,每1飛秒拍攝一張圖片,這意味著在1秒的時間里,飛秒照相機可以拍攝萬億張圖片!


平時說到秒,感覺已經是最快的了,其實還有我們無法想象的,比如下面這組數據。


1秒=1000毫秒(ms)


1秒=1,000,000 微秒(μs)


1秒=1,000,000,000 納秒(ns)


1秒=1,000,000,000,000 皮秒(ps)


1秒=1,000,000,000,000,000飛秒(fs)


下巴都驚呆了,這么多0都夠數半天了


看過動畫片叮當貓的人,一定都對哆啦A夢的百寶袋印象深刻。之前就有相關數據統計,在哆啦A夢百寶袋中的各個魔法神器中,時光穿梭機和任意門是最受歡迎的,也是呼聲最高的神器。但現實告訴我們,時光穿梭機終究只是魔法。“留住時間”的唯一方法,可能只有現代工具-相機。


麻省理工學院的電子工程教授哈羅德·金頓(Harold Eugene “Doc” Edgerton)早在1964年的時候,就利用每秒100萬幀的高速相機拍攝了子 彈打穿一個蘋果的照片。


傳說的中的飛秒拍攝技術,讓瞬間成為永恒


但是50年后,人類,具體來說是麻省理工學院媒體實驗室的 Ramesh Raskar 的團隊創造出了每秒可以拍攝一萬億張照片的相機,比金頓的還快100萬倍。


這就是飛秒攝影技術(femto-photography)的誕生。


你或許會想,這么快的攝像技術有什么用?


用處可大了。比如,可以看清光的運動。


有了飛秒攝影技術,雖然光速依然不變,但是它的運動不再能超出人眼的分辨范圍。


就像來到房間里打開一盞燈的時候,我們可以看到光先照亮哪里,然后再照亮哪里。換言之,光的速度在我們的眼中被“放慢”了。


如果制造一個持續幾飛秒(10?15秒)的激光,那么我們就可以創造出一道像子 彈一樣的激光束。這道激光當然是以光速運動的,它的速度是普通子 彈的100萬倍。


現在用這道激光子 彈去射這個可樂瓶,我們會看到什么呢?


傳說的中的飛秒拍攝技術,讓瞬間成為永恒


傳說的中的飛秒拍攝技術,讓瞬間成為永恒


好吧,你剛剛看到的這整個畫面,發生過程不超過1納秒(10?9秒)。


我們看到的,是經過100億倍稀釋后的時間。如果我們用的是普通的子 彈來重復這個實驗,那么我們要花一整年的時間,才能看到子 彈從可樂瓶底部移動到瓶口。


傳說的中的飛秒拍攝技術,讓瞬間成為永恒


而我們看到的光輝,實際上是散射的光,它們不再沿著原來的路線前進,反而進入了我們的眼睛里(也就是鏡頭里)。當這粒光線子 彈射到可樂蓋上的時候,這個現象尤其明顯,因為有許多光子無法穿越瓶蓋,被強行分散了。


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因為水瓶上部有氣體,你可以看到光在那里彈跳,漣漪倒映在了桌子上。


傳說的中的飛秒拍攝技術,讓瞬間成為永恒


Raskar 解釋道,因為這種攝影技術已經接近“與光同行”,因此在某些時刻,相機拍攝到的事件“穿越”了,后發生的事件被提前曝光。利用相對論對扭曲的時空進行矯正,我們就可以重新得到時間順序正常的影像。


文章來源: 魔力科學,制造原理

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