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1: 2020/08/03(月) 13:21:19.36 _USER

→飛んでいく光の軌跡をリアルタイムに撮影することに成功した
→光の軌跡は散乱光を通してカメラに記録された
→画像の再構成には宇宙物理学におけるみかけ上の超光速運動を記載する数式が使われた


懐中電灯から発っされた光は、スイッチを切るとどうなるのか…?

既に飛んでいった光は永遠に飛び続けるのか、それとも光源の消失と共に消えてしまうのか…。

そんな疑問を抱いた人は少なくないと思います。

しかし今回、スイスの研究者たちの開発したカメラにより、レーザー光が3次元空間を飛翔していく様子が撮影され、疑問は解消されることになりました。

じつは現実の空間を旅する光には、SFの光線銃の軌跡と同じように始点と終点があったのです。
https://nazology.net/wp-content/uploads/2020/07/e520feccfc2950aae0a71e9322d204e4.gif

■みかけ上の超光速運動に対応



光は通常、飛行中にはみえません。
https://nazology.net/wp-content/uploads/2020/07/ae294d4c0e6fc35674b4a24a328841dd.gif

SFではレーザー光が空間を飛んでいく様子がよく描写されますが、現実で見えるとしたら、それは私たちの目にレーザー光が命中しているときだけです。

ですが現在の科学技術を用いれば、光を見ることが可能になります。

レーザーが空気中の粒子にあたって散乱を起こす様子を撮影できれば、レーザーを直接目に受けなくても光の軌跡をたどれるのです。

しかしこれまで開発されたどの超光速カメラを用いても、光の軌跡をリアルタイムで撮影することはできませんでした。

特定の瞬間の光をとらえることができても、連続した映像として捕えることは困難だったのです。

ですが今回、スイスの研究者たちにより、ついに光の軌跡の全体像が判明しました。

彼らは散乱した光がカメラに到着する時間と、撮影される平面画像において光がどの深さにあるかを正確に測定しました。

そした、機械学習を用いてフレームごとの光の画像を並べ替えることで、光の軌跡の全体像を再構築することができたのです。

続きはソースで

https://nazology.net/archives/65815


10: 2020/08/03(月) 13:50:24.56

>>1
雷を撮影すればわかるじゃん
あるいは水道の水に例えてはだめなの?


21: 2020/08/03(月) 14:56:49.06

>>10
雷は放電現象、君は阿呆でんしょう?


75: 2020/08/03(月) 21:56:43.78

>>1
光の速度は30万km/sだから
0.3m/1nsか

ただこれは光路で乱反射した光がカメラの素子に届いたのが映像化されたものだから「光が飛んで行く」のが見えたではなく
飛んで来た光が見えたと言うべきじゃね?


76: 2020/08/03(月) 22:04:48.10

>>75
光って結構遅いだろ?
電気だと光の1/5くらいの速度しか出ない
nsの世界に生きてた俺には遅すぎた
今はpsの世界らしい
1Ghzが1ns
5Ghzは200ps


2: 2020/08/03(月) 13:29:19.28

光子


5: 2020/08/03(月) 13:36:30.45

>>2
森光子


4: 2020/08/03(月) 13:33:01.06

光をストロボ撮影したのか


7: 2020/08/03(月) 13:39:17.13

凄いけど本当かこれ?
CGな気がしてならない


8: 2020/08/03(月) 13:43:06.95

交差したときと正面から衝突したときはどうなる


12: 2020/08/03(月) 13:53:27.15

>>8
黄砂や衝突はみんなガキの頃
友達とションベン光線で再現していたろ?


27: 2020/08/03(月) 15:10:19.44

>>12
60歳台後半だな
ジュワワワワとか擬音までクチで言ってたろ


9: 2020/08/03(月) 13:46:58.42

減速はしないけど止まるんだよね


14: 2020/08/03(月) 14:08:46.64

連続した映像として捕えることは困難で
機械学習を用いてフレームごとの
光の軌跡の全体像を再構築したって、撮影したって事じゃねえじゃん


18: 2020/08/03(月) 14:30:50.04

>>14
あらゆるタイミングて撮影したものを機械学習で並び替えたんだよ


15: 2020/08/03(月) 14:11:27.98

超光速カメラってなんのこっちゃ?
レーザー光の先端(の散乱光)よりも末端(の散乱光)の方がカメラに先に写るから
画像処理でなんとかしましたという話じゃないの?


16: 2020/08/03(月) 14:17:08.56

アニメーターがアナログ学習を用いて
アナログ作業で再構築したガミラスの反射衛星砲の方が上だろ


17: 2020/08/03(月) 14:26:34.49

高誘電体の中を通すと遅くなって見えるんでしょ?


19: 2020/08/03(月) 14:47:12.77

不確定性原理がどうのこうの


20: 2020/08/03(月) 14:48:30.53

 
光は粒子的性質も波動的性質もある
波が広がり薄まってどこかの物質に吸収される


22: 2020/08/03(月) 14:59:53.71

気になっているのは
自然の日光や炎には光の周波数がないだろ?

蛍光灯やLEDは周波数があって、たまに周波数が目に見える時がある
それらの差が実は健康や精神に影響があるんじゃないかって事


24: 2020/08/03(月) 15:05:08.08

>>22
それって周波数関係なくて、電源や回路の影響で強弱がついてるだけじゃね?


25: 2020/08/03(月) 15:05:51.59

>>22
蛍光灯やLEDの点滅周期と周波数(波長)は違うよ


26: 2020/08/03(月) 15:07:56.21

>>22
あ、スマン
意味が判った
要するに点滅周期を問題にしてるんだな?


29: 2020/08/03(月) 15:21:24.47

>>22
光は周波数ではなく波長と言う言い方をするだけ

蛍光灯の明滅周波数は光ではなく交流電流の周波数が50とか60Hzで、それはアメリカ製の発電機かドイツ製の発電機かの違い


23: 2020/08/03(月) 15:01:55.54

粒子が衝突して爆発する。


28: 2020/08/03(月) 15:15:22.81

煙の中に光の筋が見えることとどうちがうんや?


31: 2020/08/03(月) 15:26:30.00

>>28
光が連続光じゃなくてパルスだったらどう見えるか思考実験してみれば?
この実験みたいに手前から奥にパルス光を飛ばした場合に
実際のパルス光の筋の長さと、見かけの長さがどうなるか


30: 2020/08/03(月) 15:22:54.82

これでスリット実験やってみて欲しい


48: 2020/08/03(月) 16:30:10.11

>>30
同感。是非ともやってもらいたい。


50: 2020/08/03(月) 16:38:28.26

>>30 禿同。


51: 2020/08/03(月) 17:00:44.25

>>30
令和版最も美しい実験を浜ホトにやってもらわねば


62: 2020/08/03(月) 18:16:12.91

>>30
スリット美香子


63: 2020/08/03(月) 18:42:52.42

>>30
光子を裁判にかける気か


32: 2020/08/03(月) 15:33:42.07

出て行った光がどれだけ多く光源に戻ってくるかで明るさがかわるんだ。
同じ光量の明かりを狭い部屋広い部屋それぞれで灯せばわかるだろう。
太陽がどれだけ明るくてもその周辺が暗いのは宇宙全体は広いから
一般的に宇宙はくらいとなるんだ。
簡単だろう?


33: 2020/08/03(月) 15:34:07.80

とてもいい視点です 答えはもうすぐ
次の考察は光の本当の色は?です


36: 2020/08/03(月) 15:43:40.20

スイスの研究所にいる日本人とキヤノンの研究所の研究なんだね


37: 2020/08/03(月) 15:49:26.12

光を撮影できるって、光速超えるシャッターが必要やろ
光速超えたら宇宙がヤバいで


39: 2020/08/03(月) 15:53:33.06

実験ではピコ秒カメラを使ってるね。
今はフェムト秒で分解して撮影できる。


41: 2020/08/03(月) 15:59:40.27

特殊な場合を除ぃて 
光はいろんな波長の波を含む
  


43: 2020/08/03(月) 16:01:03.01

そもそも光って どうやってできるんだろ


46: 2020/08/03(月) 16:14:12.78

前半の疑問には「始点と終点があったのです」とだけ雑に答えて
後は撮影方法をダラダラ解説するチグハグな記事


49: 2020/08/03(月) 16:36:54.40

こんなに一直線に動くの? もっと乱反射するでしょ


56: 2020/08/03(月) 17:16:20.66

>>49
電灯の下りは掴みなだけで、実験はパルスレーザーなんだからこんなもんだろ


52: 2020/08/03(月) 17:01:14.75

不確定性原理により、光子は位置と運動量を同時に確定させることは出来ません!


54: 2020/08/03(月) 17:13:42.63

そ、そうだ! 不確定なんとかがあった 波状に広がる雲のどこかにって話だったはず


55: 2020/08/03(月) 17:15:50.28

光子1個ならカメラに映らない。
これが撮影されてるのは、カメラの受像素子に向かっていく光子の粒がいくつかあるということ。
この光は孔子の集団で、なおかつ周囲に光子の粒を撒き散らかしながら飛んでる。
そのいくつかの光子がカメラ側に飛んでいるために、カメラの受像素子に捕らえられているということ。
 
sssp://o.5ch.net/1oyvi.png


58: 2020/08/03(月) 17:38:02.42

>>55
このスレ開く人間の大半は理解してると思うよ


57: 2020/08/03(月) 17:28:21.38

>既に飛んでいった光は永遠に飛び続けるのか
物質にぶつからない限りこんなの永遠だろ
宇宙見れば疑問に思うことか


59: 2020/08/03(月) 17:52:05.44

カメラ用の外付けストロボの強い奴を掌に当てて発光すると
僅かな衝撃が来るんだが
あの衝撃の正体は光が持っているエネルギーなんだよな
子供の頃にこれを使えば光の速さで飛ぶロケットが作れる?
なんて思ったが動力として使うには小さすぎるか


60: 2020/08/03(月) 18:08:37.04

>>59
JAXAのイカロスが正に光圧で加速して飛ぶぞ

ストロボの話は、回路がオンした瞬間に急激に発熱して諸々が膨張するからだと思うぞ 光圧はそんなに強い力じゃない


65: 2020/08/03(月) 18:53:35.00

>>60
レーザーで空気を加熱してロケット飛ばす話はあるよ

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%A9%E3%A4%E3%88%E3%AF%E3%A9%E3%95%E3%88


61: 2020/08/03(月) 18:12:34.33

太陽光が4.6μPaだってんだから、光圧ってのはずいぶん弱い力ぞ


64: 2020/08/03(月) 18:44:19.54

うーん…
いうて計算しまくって描いた、CGやろ?
現実で見える、と言われるとなにか違和感あるな


68: 2020/08/03(月) 19:51:46.43

地味にスゲェ


69: 2020/08/03(月) 20:01:04.69

光子1個の軌跡見てみたいけど原理的に無理だろうな…


70: 2020/08/03(月) 20:50:07.72

ニュートリノでも撮影できるんだから
光の移動が撮影できても不思議ではないんだけどね


78: 2020/08/03(月) 22:51:44.23

>SFではレーザー光が空間を飛んでいく様子がよく描写されますが、
>現実で見えるとしたら、
>それは私たちの目にレーザー光が命中しているときだけです。

なんかワロタ
真面目だからこそ面白い


引用元 : 【研究】電灯からでた光は最後にどこへ消えるのか? 「光が飛んでいく」様子を撮影成功! [しじみ★]