科學家使用極高速攝影 首次抓拍光「音爆」

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【大紀元2017年01月25日訊】(大紀元記者張秉開編譯報導)科學家使用極高速攝影系統首次記錄線產生的「音爆」現象。

通常,人們知道超音速飛機在突破音速時,會轟隆一聲產生壓力波,這種現象被稱為「馬赫錐」或「音爆」。的速度遠遠超過聲音,因此也能產生「音爆」,但是由於光速為每秒30萬公里,約為聲音速度(每秒0.34公里)的三百萬倍,其速度之快令人難以觀察「音爆」的發生情況。

因此,科學家想辦法將光速變慢,即讓光線通過特殊的物質如玻璃,便可以觀察到光線在玻璃中穿過所產生的「音爆」。

當飛機進行超音速飛行時,會產生音爆(sonic boom)現象。圖為美國海軍一架F/A-18F Super Hornet戰機。(Photo by Jarod Hodge/U.S. Navy)
當飛機進行超音速飛行時,會產生音爆(sonic boom)現象。圖為美國海軍F/A-18F 超級大黃蜂(Super Hornet)戰機突破音障時在空中形成的音爆情景。(Photo by Jarod Hodge/U.S. Navy)

據《科學前沿》( Science Advances)近日的報導,華盛頓大學的科學家不僅讓光線穿過特殊物質,而且使用每秒捕獲1000億幀畫面的新型攝像系統,抓拍到光線產生的「音爆」。

超高速攝影抓拍的光「音爆」運動的情況。(Youtube視頻截圖)
超高速攝影抓拍的光「音爆」運動的情況。(Youtube視頻截圖)

研究者將一根預先充滿乾冰的試管置於氧化鋁和矽樹脂之間,之後讓一束激光穿過。因為這種物質比濃霧更能讓光線運行速度變慢(當然我們的肉眼是無法分辨的),所以在高速攝影機的拍照下,科學家看到光線產生「音爆」。

研究者表示,這種極高速攝影技術可用於生物醫學,觀察腦細胞的電生理活動狀態。

研究者還表示,這種超高速相機可以結合顯微鏡甚至望遠鏡,提高空間和時間分辨率,觀察到微觀及宏觀世界的各種神奇現象。#

責任編輯:林妍

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