Kamera i stand til at fange billeder af en optisk Mach -kegle

(Phys.org) - Et team af forskere ved Washington University i St. Louis har bygget et kameraapparat, der er i stand til at fange bevægelige billeder af en optisk Mach -kegle. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab fremskridt , teamet beskriver deres billedoptagelsessystem og andre mulige anvendelser af teknologien.

De fleste ved, at når et objekt som en jet flytter hurtigere end lydens hastighed, en akustisk kegle er skabt i dens kølvand, der kan høres som et sonisk boom. Forskere har teoretiseret, at den samme type fænomen kunne forekomme med lys, men indtil nu, har ikke været i stand til at bevise det ved at tage billeder af det i aktion. I denne nye indsats, forskerne har gjort netop det, og har udviklet et billedoptagelsessystem, der er i stand til at tage billeder af andre ultrahurtige begivenheder, såvel.

For at tage billeder af en optisk Mach-kegle, forskerne nærmede sig problemet fra begge sider - ved at udvikle et superhurtigt billeddannelsessystem og ved at bremse lyset.

Anden del var let; alt de skulle gøre var at skinne en laser gennem et medium - i dette tilfælde, en tunnel med tørispartikler, der blev placeret mellem plader af aluminiumoxidpulver og silikongummi. Lyset fra laseren rejste efterfølgende hurtigere, da den bevægede sig gennem tunnelen i forhold til pladerne, muliggør dannelse af en optisk Mach -kegle.

For at fange billeder af keglen, forskerne installerede tre CCD-kameraer ved siden af ​​det keglefrembringende apparat, hvoraf den ene var et streak -kamera (det virker ved at konvertere fotoner til elektroner og bøje den vej, de tager). Streak-kameraet var også udstyret med mønstrede filtre, der gjorde det muligt at fange stadig 2-D sekvenser af billeder, hver af dem blev tildelt en kode - efter at en kegle blev oprettet og afbildet, et 3-D-billede af det blev skabt ved at kombinere 2-D-stykkerne på måder, der minder om en CT-scanner. De to andre kameraer blev brugt til at give mere perspektiv og til at forbedre opløsningen.

Resultatet af indsatsen var den første nogensinde video af den kegleformede lysvækst kendt som en fotonisk eller optisk Mach-kegle. Forskerne foreslår, at den samme teknik kan bruges til at tage billeder af andre begivenheder, såsom individuelle neuroner, der affyrer - de bemærker, at den er i stand til at tage billeder med hastigheder på op til 100 milliarder fps.

© 2017 Phys.org