科學家首次捕捉激光在空氣中飛行畫面
來源: 觀察者網 
你怎樣拍攝快照，快到能看見光在空中飛行？據《新科學家》（New Scientist）27日報導，利用能探測到單光子，每秒200億幀的超高速攝像機，科學家首次捕捉到了激光在空氣中飛行的畫面。在10分鐘內，研究者記錄了光子與空氣碰撞時產生的200萬次激光脈衝。該技術可用於巡查環境角落，顯示屏幕上看不到的物體，還可用在需要精準計量時間信息的地方。
蘇格蘭赫利瓦特大學的主要研究者加里皮說：「這是我們第一次看到光經過身邊時的情形。」在通常情況下，科學家只能通過物體上的反射來看到光。想看到激光器發出的激光則更加棘手，因為光子是在聚焦光束中運動，而且方向都相同。
赫利瓦特大學的喬納森·里奇解釋說，他們研究的相機能以光速拍攝，記錄下光脈衝在空中飛行的過程。攝像機結合了脈衝激光源的工作原理。在錄像中，記錄了光脈衝里的光子在空中飛行。里奇說，人們可以看到光子在一系列鏡子上發生的反射。當光脈衝與空氣分子碰撞時，會隨機散射出光子，這些光子中有些會被攝像機拍下來。 里奇表示：「光由光子構成，速度為每秒鐘3億米，沒有什麽東西比光跑得更快。光子飛行的速度如此之快，普通相機是無法拍下它們的運動的。而我們的新相機極為靈敏而且極快，能拍攝單個的光子，當它們在空中旅行時，還能給光脈衝錄像。」
該相機由愛丁堡大學開發，其感光部件由單光子光敏像素陣列構成。這些像素有兩種特性：一是對單個光子敏感的能力——每個像素的敏感性是人眼的10倍左右；二是它們的速度——每個像素被激活只要67皮秒(萬億分之一秒)，比人眨一下眼的時間要快10億倍。「這些特性讓我們能實現『飛光成像』。」里奇說，當光在空中飛行，從物體上散射開來時，這種成像方法連光本身也能拍下來。
這種迷你型數碼攝像機是進行激光研究的同類產品中第一種可以輕鬆攜帶的。該攝像機具有一個32×32的探測器網格，能記錄光子到達的時間和速率——每秒200億幀。根據發表在《新科學家》雜誌上的報告，攝像機可以從側面對射向一系列鏡面的激光束進行拍攝。
加里皮教授稱，略有點模糊的激光圖像正說明了攝像機在捕捉激光飛行路徑時的超高精確性。「激光脈衝具有某種形狀，」她說，「這並不只是一個穿過空氣的矩形。」
關鍵字: 照片