Se lys bevege seg

Vi har vel alle sett filmer som Star Wars hvor man har laservåpen. Når man fyrer av et «laserskudd» ser man «lyskulen» bevege seg fra våpen til mål, f.eks. en uheldig fiende. Med mindre vedkommende rekker å se laserkulen komme mot ham og dermed dukke i tide…

Her er et kort og dårlig eksempel laget av et par gutter med tilgang på bad special effects:

Dette er selvsagt helt urealistisk da en «laserkule» vil bevege seg med lysets hastighet og kulen vil være fremme ved målet i praksis umiddelbart. Man vil aldri kunne se bevegelsen fra A til B. Det klarer man ikke en gang med en vanlig pistolkule på korte avstander, og den går uendelig mye tregere enn en laserstråle.

Det er på samme måte når du skrur på en lommelykt. Da belyses gjenstander foran deg umiddelbart. Man ser ikke en lyskjegle bevege seg utover fra lommelykten. I praksis er det selvsagt dette som likevel skjer, men det går for fort for våre øyne og vår hjerne å sanse.

Helt til nå.

Forskere ved MIT Media Lab har utviklet en ny kamerateknikk de kaller Femto Photography. Denne baserer seg, slik jeg forstår, på at man sender ut en laserpuls som varer mindre enn en tusen milliarddels (billiondels) sekund, og så fanger man opp refleksjonen av laserlyset med et kamera. Men med så ekstremt kort lukkertid man må ha for å ta hvert bilde i filmen, omtrent 1.71 pikosekunder, så fanger «filmen» opp alt for lite lys til at man kan se noe bilde. I tillegg fanges lyset opp av et «kamera» som bare registrerer en smal strek tilsvarende en horisontal pixel-linje på skjermen, et slags 1D-bilde, men ved hjelp av speil kan denne spalten flyttes en og en linje opp og ned slik at man kan bygge opp et helt 2D bilde.

Ved å gjenta prosessen med lyspuls og bildetaking nøye synkronisert om og om igjen over flere minutter kan man gradvis bygge opp et bilde både i utstrekning og i tid slik at man etterhvert fanger opp nok lys på hvert linje i hvert bilde (frame) til at man får en film som er lyssterk nok til å kunne se.

Resultatet er fascinerende, og her er min favorittvideo som viser en laserpuls bevege seg gjennom en væskefylt flaske:

Tøft, ikke sant?

Her ser man et eple en tomat belyst i mindre enn en billiondels sekund, og man ser lysbuen bevege seg mot, over, og forbi eplet tomaten:

For mer info og flere videoer kan du se her: Visualizing Photons in Motion at a Trillion Frames Per Second