(Phys.org) - Een team van onderzoekers van de Washington University in St. Louis heeft een camera-apparaat gebouwd dat bewegende beelden van een optische Mach-kegel kan vastleggen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , het team beschrijft hun beeldregistratiesysteem en andere mogelijke toepassingen van de technologie.

Bijna iedereen weet dat wanneer een object zoals een straaljager sneller beweegt dan de snelheid van het geluid, in zijn kielzog ontstaat een akoestische kegel die te horen is als een sonische dreun. Wetenschappers hebben getheoretiseerd dat hetzelfde type fenomeen kan optreden met licht, maar tot nu toe, hebben het niet kunnen bewijzen door er beelden van te maken in actie. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben precies dat gedaan, en een systeem voor het vastleggen van beelden hebben ontwikkeld dat in staat is beelden te maken van andere ultrasnelle gebeurtenissen, ook.

Om beelden van een optische Mach-kegel vast te leggen, de onderzoekers benaderden het probleem van beide kanten - door een supersnel beeldvormingssysteem te ontwikkelen en door het licht te vertragen.

Het tweede deel was makkelijk; ze hoefden alleen maar een laser door een medium te laten schijnen - in dit geval een tunnel met droogijsdeeltjes die tussen platen van aluminiumoxidepoeder en siliconenrubber werd geplaatst. Het licht van de laser reisde vervolgens sneller door de tunnel dan de platen, waardoor de vorming van een optische Mach-kegel mogelijk is.

Om beelden van de kegel vast te leggen, de onderzoekers installeerden drie CCD-camera's naast het kegelgenererende apparaat, een daarvan was een streak-camera (het werkt door fotonen om te zetten in elektronen en het pad dat ze nemen te buigen). De streak-camera was ook uitgerust met patroonfilters die het mogelijk maakten om stilstaande 2D-reeksen van afbeeldingen vast te leggen, die elk een code kregen toegewezen - nadat een kegel was gemaakt en afgebeeld, een 3D-afbeelding ervan werd gemaakt door de 2D-stukken te combineren op manieren die doen denken aan een CT-scanner. De andere twee camera's werden gebruikt om meer perspectief te bieden en de resolutie te verbeteren.

Het resultaat van de inspanning was de allereerste video van het kegelvormige kielzog van licht dat bekend staat als een fotonische of optische Mach-kegel. De onderzoekers suggereren dat dezelfde techniek kan worden gebruikt om beelden vast te leggen van andere gebeurtenissen, zoals het afvuren van individuele neuronen - ze merken op dat het in staat is om beelden vast te leggen met snelheden tot 100 miljard fps.

© 2017 Fys.org