震惊!科学家捕捉到光线在镜面反弹而起的画面!

科学解码 2018-06-08

每当你打开电灯的时候,光线立刻充满了整个房间,关闭电灯的时候,房间立刻黑暗,似乎光的传播不需要时间!


大家都知道,光的传播速度为每秒30万公里,地球的周长为4万公里,也就是说光1秒可以围绕地球7.5圈!实在是太快了,我们根本没办法感受到光线的传播!现在,科学家们做到了,他们捕捉到了光在镜面上反弹而起的慢动作!

如以上GIF动图所示,在超超超高速摄像机下,科学家已经拍摄到光脉冲在物体(镜面)上反弹的画面!!太令人震惊了!


本发现曾在《自然》杂志以封面文章刊登。这是目前世界上最快的超高速摄像机,它的拍摄帧数达到了1000亿帧/秒,即10皮秒1帧(作为参考,真空中的光在10皮秒内走过的距离约为3毫米)。


图中就是通过这种摄像机拍摄的激光脉冲被镜面反射的过程,整个过程实际只经历了300皮秒(三百万亿分之一秒)。注:1皮秒等于万亿分之一秒!


光速能被追上吗?

在真空中,是永远追不上的。但在介质中,是可以的。


光在通过介质时,其运动速度会减慢。例如,当光通过玻璃时,其速度降至真空的三分之二。即使是在空气中,光的速度也会轻微减慢。这种现象与光的本质有关,因为它是一种电磁波。


当光通过介质时,其电磁场会扰动与之接触的带电粒子。然后这些扰动使介质中的带电粒子以相同的频率辐射出光,但这个电磁波与之前的相比存在一个相移。


由这些扰动产生的电磁波与原先的入射电磁波相叠加,使波长变短,但频率不变,从而速度减慢。简而言之,光波与介质中的带电粒子发生作用,导致光速放慢。


有趣的是,物质的运动速度可以超过介质中的光速。


事实上,当来自深空的带电粒子(宇宙射线)穿过地球大气时,它们的行进速度比空气中的光速还快,此时会产生发出淡蓝光的切伦科夫辐射。


这悠悠蓝光就是水中的超光速带电粒子产生的


在水中,带电粒子也很容易超过水中的光速,产生切伦科夫辐射,例如核反应堆中的蓝光就是速度超过水中光速的带电粒子产生的。


光速有多快?


另外,我们可以用光来表示从一个地方到另一个地方需要多长时间:

从地球到月球:1.255秒;

从地球到太阳:8.3分钟;

我们的太阳到距离最近的恒星(半人马座α星):4.24年;

跨越我们的银河系:10万年;

从我们的银河系到距离最近的螺旋星系(仙女星系):250万年;

从地球到光的尽头:138亿年。

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