科学家使用极高速摄影 首次抓拍光“音爆”

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【大纪元2017年01月25日讯】(大纪元记者张秉开编译报导)科学家使用极高速摄影系统首次记录光线产生的“音爆”现象。

通常,人们知道超音速飞机在突破音速时,会轰隆一声产生压力波,这种现象被称为“马赫锥”或“音爆”。光的速度远远超过声音,因此也能产生“音爆”,但是由于光速为每秒30万公里,约为声音速度(每秒0.34公里)的三百万倍,其速度之快令人难以观察“音爆”的发生情况。

因此,科学家想办法将光速变慢,即让光线通过特殊的物质如玻璃,便可以观察到光线在玻璃中穿过所产生的“音爆”。

当飞机进行超音速飞行时,会产生音爆(sonic boom)现象。图为美国海军一架F/A-18F Super Hornet战机。(Photo by Jarod Hodge/U.S. Navy)
当飞机进行超音速飞行时,会产生音爆(sonic boom)现象。图为美国海军F/A-18F 超级大黄蜂(Super Hornet)战机突破音障时在空中形成的音爆情景。(Photo by Jarod Hodge/U.S. Navy)

据《科学前沿》( Science Advances)近日的报导,华盛顿大学的科学家不仅让光线穿过特殊物质,而且使用每秒捕获1000亿帧画面的新型摄像系统,抓拍到光线产生的“音爆”。

超高速摄影抓拍的光“音爆”运动的情况。(Youtube视频截图)
超高速摄影抓拍的光“音爆”运动的情况。(Youtube视频截图)

研究者将一根预先充满干冰的试管置于氧化铝和硅树脂之间,之后让一束激光穿过。因为这种物质比浓雾更能让光线运行速度变慢(当然我们的肉眼是无法分辨的),所以在高速摄影机的拍照下,科学家看到光线产生“音爆”。

研究者表示,这种极高速摄影技术可用于生物医学,观察脑细胞的电生理活动状态。

研究者还表示,这种超高速相机可以结合显微镜甚至望远镜,提高空间和时间分辨率,观察到微观及宏观世界的各种神奇现象。#

责任编辑:林妍

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