英研製相機以光速拍攝光脈衝飛行過程

  你怎樣拍攝一張快照,快到能看見光在空中飛行?你怎樣不用照相機也能拍出照片?你怎樣用技術看到四周角落裡的物體?反過來,怎樣把物體隱藏起來讓人們在照片中看不到?這些有趣的問題是今年7月1日到6日召開的英國“皇家學會夏季科學展會”上,赫利奧特-瓦特大學和格拉斯哥大學的“創意相機”展覽團隊向前來參觀的人們提出的。

  來自這兩所大學的一個研究團隊正在探索新的拍照策略。赫利奧特-瓦特大學物理科學與工程學院講師喬納森·裡奇解釋說,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。

  裡奇說:“光由光子構成,速度為每秒鐘3億米,沒有什麼東西比光跑得更快。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。據物理學家組織網7月6日報道,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’。”裡奇說,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。

  攝像機結合了脈衝激光源的工作原理。在錄像中,記錄了光脈衝裡的光子在空中飛行。裡奇說,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。

  根據皇家協會會展介紹,這些技術可以用於巡查環境角落。放在隱蔽角落處的物體也會散射光子,通過記錄這些散射光,就能顯示屏幕上看不到的物體。此外,該相機還可以用在需要精準計量時間信息的地方。





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