|  | 23 января 2017 | Новости науки и техники

Новая сверхскоростная камера позволила увидеть ударную волну, возникающую при движении света

Оптический конус Маха


Ученые из Вашингтонского университета разработали и создали новую сверхбыстродействующую камеру, способную снимать процесс движения импульса лазерного света. Более того, новая камера, делающая 100 миллиардов кадров в секунду, оказалась способной увидеть световой "конуса Маха", оптический эквивалент звуковой ударной волны, возникающий при переходе летящим самолетом звукового барьера. Наличие подобной технологии съемки позволит ученым произвести наблюдения за скоростными явлениями, возникающими, к примеру, в момент активации нейронов мозга или при столкновении неуловимых частиц нейтрино с ядрами атомов обычной материи.

Летящий самолет создает конус Маха в момент, когда его скорость повышается, проходя через значение, равное скорости распространения звука, один Мах. Поскольку двигатели самолета являются источниками сильного звука, а самолет перемещается быстрее звука, то звуковые волны от двигателей накладываются друг на друга, сжимаются и распространяются в пространстве в виде конуса, на вершине которого находится самолет. И, оказывается, что все тоже самое происходит и при движении света.

Высокоскоростная камера


Для обеспечения условий возникновения оптического конуса Маха исследователи изготовили две панели из силиконового состава, который был наполнен мельчайшими алюминиевыми частицами, грани которых выступали в роли зеркал, отражающих свет в сторону датчика камеры. На границе этих двух панелей был сделан канал, наполненный обычным воздухом. Помимо этого в воздух в канале был "подмешан" созданный при помощи куска сухого льда туман, который делал видимым сам импульс лазерного света.

Поскольку силикон имеет коэффициент преломления, отличный от коэффициента преломления воздуха, свет в его среде распространяется медленнее, чем в воздухе. И при переходе из силикона в воздух свет ускоряется и переходит "световой барьер", что вызывает возникновение оптического эквивалента конуса Маха.

Новая сверхскоростная камера позволила увидеть ударную волну, возникающую при движении света Новая сверхскоростная камера позволила увидеть ударную волну, возникающую при движении света


Для фиксации изображений использовались три камеры, одна из которых являлась щелевой камерой со специализированным CCD-датчиком. Такой метод известен давно и он позволяет снимать очень быстрые явления, правда ширина изображения, получаемого за один раз, составляет всего один пиксель. В данном случае щель объектива камеры была расширена и за один раз камеры получали изображение, шириной в два пикселя.

Перед объективом камеры был установлен шаблонный фильтр, при помощи которого за несколько проходов было получено изображение, напоминающее штрих-код. На основе этого изображения компьютер, при помощи алгоритмов и сложной обработки восстановил полную трехмерную картину происходящих процессов. Две дополнительные камеры использовали стандартный метод скоростной съемки и их данные были использованы для увеличения разрешающей способности и качества конечного снимка.




Ключевые слова:
Камера, Скорость, Съемка, Кадр, Свет, Лазер, Импульс, Движение, Конус, Маха

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Новая фемтосекундная камера позволяет снимать биопроцессы, происходящие вну ...
  • Создана новая сверхвысокоскоростная камера, способная практически "замороз ...
  • SAVI - уникальная матричная камера, не нуждающаяся в длиннофокусных линзах ...
  • Создана камера, способная заснять перемещение импульса света, снимая это со ...
  • Misora - проект сверхзвукового самолета-биплана, бесшумно преодолевающего з ...




  • 24 января 2017 00:26
    #1 Написал: Helltorn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 237
    Это конечно не научный прорыв, но полезный прибор для возможного глубинного изучения например физики плазмы.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.