13 ноември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

За първи път е заснет фотонен конус, светлинен аналог на звуковата ударна вълна (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 24 януари 2017 в 09:0071860

За първи път e уловенa на видео "ударна вълна" на фотони с камера, конструирана от изследователи от Вашингтонския университет в Сейнт Луис, съобщи phys.org.

Подобно на звука, светлинните фотони имат вълнова природа, затова образуват конус на Мах, ако тялото се движи по-бързо от скоростта на светлината в околната среда.

Научната статия, описваща постижението е публикувана в списание Science Advances. 

Новата система за изображения може да направи революция в биомедицината, според изследователите.

Ако някога над вас е прелитал свръхзвуков самолет, сигурно си спомняте оглушителния звук на ударната вълна. Този грохот придружава движението на тела, чиято скорост е над 1 Мах или скоростта на звука в средата. Областта на ударната вълна е ограничена от конуса на Мах.

Конусът на Маха възниква, когато едно тяло се движи по-бързо от генерираните от него вълни.

Учените предполагат, че същото явление би могло да се случи и със светлината, като за разлика от звуковия конус на Мах, светлинният е видим.

Но до този момент никой не можеше да го докаже като заснеме този феномен в действие.

В този нов експеримент, учените са направили точно това, като разработват система за заснемане на ултрабързи събития.

Светлинната ударна вълна също има формата на конус като звуковата ударна вълна. За да запишат видеото, изследователите използват като движещо се тяло лазерни импулси. Те успяват да направят така, че светлинните импулси да се движат със "свръхсветлинна" скорост, тоест е по-бързо от скоростта на светлината в околната среда.

Скоростта на светлината във вакуум е около 300 000 км/сек, но в други среди, светлината се движи по-бавно, дори може да спре. За да забавят светлината, учените запълват тунел със сух лед (твърд въглероден диоксид) между две плочи, изработени от смес от силициев каучук и алуминиев оксид на прах.

В този тунел се пускат зелени лазерни импулси с продължителност 7 пикосекунди (7.10-12 сек). Фотоните в тунела се движат по-бързо, отколкото през плочите по протежение на тунела. Ето защо при движении по тунел лазерни импулси оставят след себе си диря от конични бавни светлинни вълни, които се наслагват една върху друга - тоест се вижда конус на Мах.

Лазерният импулс се разсейва в газовата среда и е по същество източник на светлина, движещ се през тунела със скорост по-голяма от скоростта на светлината извън газовия тунел, което формира конуса.

Експериментално заснет лазерен импулс, разпространяващ се със субсветлинна скорост.

За да уловят изображенията на конуса, изследователите конструират специална електронно-оптична камера, която може да прави 100 млрд кадъра в секунда на една-единствена експозиция. Камерата работи в три режима: първият снима директно явлението, а другите два записват информацията в реално време. След това тези данни се комбинират.

Конструираната за този проект електронно-оптична камера може да се използва в медицината и други области на науката за регистрация например на импулсите, обменяни от невроните по време на мисловна дейност.

Системата за заснемане на свръхбързи феномени, наречена "без загуба на качество - кодиращи сгъстена ултрабърза фотография" (lossless-encoding compressed ultrafast photography или LLE-CUP).


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Първото селфи в Космоса
11 ноември 2019 в 00:00
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.