【技術】1秒「1兆フレーム」で光の進行をとらえるカメラ

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1：pureφ ★ 2011/12/15(木) 15:27:58.26 ID:??? << 23 109 110 115 130

MITの研究者チームが開発したカメラは、1秒あたり1兆フレームという驚異的な高速度撮影が可能で、光の波が進む様子をとらえることができる。



あなたのカメラはどのくらいの速さで動画を撮影できるだろうか。60fps（フレーム/秒）？ それとも1,000fps？ なかには1,000,000fpsで撮影できるカメラ『Phantom』（日本語版記事）を持っている人もいるかもしれない。しかし、それさえ大したことはない。マサチューセッツ工科大学（MIT）の新しいカメラは、1,000,000,000,000fps（1兆フレーム/秒）で撮影するのだから。

1兆秒といえば31,688年を超える。そして、このカメラで1秒間撮影したシーンを30fpsの速度で再生した場合、見るのに1,000年以上かかることになる。

もちろん、この「カメラ」は休暇に持って行けるようなものではないし、たとえ持って行けたとしても、これだけの高速撮影を行うために十分な光は、カンカン照りの浜辺でも得られないだろう。MITの装置（設計はラメシュ・ラスカー博士とそのチーム）が行っているのは、「フェムト秒（千兆分の1秒）のレーザー照明と、ピコ秒（1兆分の1秒）精度の検出器、いくつかの数学的再構成技術」を使い、場面に照明を当て、レーザー光のパルスをとらえることだ。そして、あらゆる優れた手品がそうであるように、この装置でも複数の鏡が使われている。カメラの視野を動かすためだ。

撮影時間は1秒にも達していない。掲載した動画の長さは480フレームで、時間にしてわずか1.71ピコ秒という一瞬を見せてくれる。

結果として得られるのは、光の波が進む様子を示す動画だ。個々のフレームを色分けすることで、波面を虹で表すこともできる。

もっと見たいという人には、MITのサイトにある、このチームのプロジェクト・ページをお勧めする。このページでは、単一パルスの光がPETボトルの中を10億分の1秒単位で進んだり、置かれた静物の上を波面がまるで浜辺に寄せる波のように波紋を描いたりする不思議な映像を見ることができる。

リリースはこちら。Visualizing Photons in Motion at Trillion Frames Per Second
http://web.media.mit.edu/~raskar/trillionfps/

TEXT BY Charlie Sorrel　TRANSLATION BY ガリレオ -平井眞弓WIRED日本語版　2011年12月14日
http://wired.jp/2011/12/14/%E3%80%8C1%E7%A7%921%E5%85%86%E3%83%95%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%A0%E3%80%8D%E3%81%A7%E5%85%89%E3%81%AE%E9%80%B2%E8%A1%8C%E3%82%92%E3%81%A8%E3%82%89%E3%81%88%E3%82%8B%E3%82%AB%E3%83%A1%E3%83%A9/

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23：名無しのひみつ 2011/12/15(木) 16:34:18.21 ID:l+DVJ5XF

ピコ秒レベルで光パルスの位置を検知できますよ、って言うプロモーション映像が>>1の動画。

115：名無しのひみつ 2011/12/16(金) 23:22:36.08 ID:AKcheXW9

>>1

光の速さで脱糞するとどうなるの？

110：名無しのひみつ 2011/12/16(金) 20:01:57.23 ID:sUFhnACZ << 129

>>1携帯のカメラで蛍光灯を見たら点滅してるじゃん？
あれよりもっと細かい画像なんだなこれは。
実用的には林檎に青や赤のレーザー光を当てて林檎に糖分がどのくらいあるか…？？？
糖度計ていうのが日本には既にあるのですが光が見えなくても
林檎に糖分がどれくらいあるか何故判るのだろうか？
>林檎に糖分が>>1の画像を見て勘違いをしてしまったけど
普段僕は物を当たり前のように見ている1の画像のように林檎を見ることは意識してない…。

109：名無しのひみつ 2011/12/16(金) 19:49:11.84 ID:sUFhnACZ << 124 129

>>1凄い映像を見た光が当たると波のように広がりリンゴが赤く光りやがて闇に消える。光線がビーム(線)のように向かい対象物に当たると波のような波紋が広がる
本当に光が波の性質があるのか…アインシュタインの光りに対する理論がまた一つ証明された。

124：名無しのひみつ 2011/12/16(金) 23:53:36.10 ID:71gNPYLv << 127 129

>>109.110.119
あなたが書き込んだあなたの予測は『すべて』間違っています
もう少し考えて見ましょう

127：名無しのひみつ 2011/12/16(金) 23:59:39.49 ID:sUFhnACZ << 130

>>124物事を一つの方向から見てると僕が言ったことは間違ってるかもしれないがそれば科学の目から見れば間違ってるってやつだ
だから実験が出来るならば実験が大切なんだ論より証拠

130：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 00:12:00.58 ID:iMXqK9iI << 132

>>127いやいや
たとえば>>1の映像で光の反射が波の性質っぽく見えるのは
フラッシュと反射物、カメラの３点を結ぶ距離によって
タイミング的にそう見えるだけで、光子は光速でほぼ直線運動をしています
このように決定された『理論』で今回の『実験』によって表現された『証拠』を
『論』じないといけないと思います
あなたの持つ興味、宇宙への畏怖みたいなものは同感ですが、
もう少し突っ込むとさらに面白くなると思います
現状では議論を楽しめないと思います

132：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 00:24:34.34 ID:xZYpGAEU << 134

>>130するとこの画像の中に光の二つの性質を同時に見ることができたんですか？
そこまでは僕はわかりませんでした。「光りは波と粒子の性質を持っている」もう一度僕は画像を見てみます。

134：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 00:30:53.94 ID:iMXqK9iI

>>132
素直なひとで安心しました
あなたは研究熱心な方とお見受けします
素直で探究心がありあらゆることに興味を示す人は尊敬できます。
長くなるので細かい説明は省きますのでご自身で探求ください。

ひとつだけ。。。
「光りは波と粒子の性質を持っている」これマーッタク関係ありませんから！

9：名無しのひみつ 2011/12/15(木) 15:49:14.00 ID:ihAXmVKH << 16 42 45 81 85

＞http://www.youtube.com/watch?v=-fSqFWcb4rE&feature=related

こっちのペットボトルの方が分かりやすいかも。

16：名無しのひみつ 2011/12/15(木) 16:19:23.35 ID:ePMlzexk

>>9
すげーなこれ。CGみたいだ

42：名無しのひみつ 2011/12/15(木) 17:46:20.55 ID:F0kCEMr+

>>9
>>9
>>9

こっちのほうがわかりやすい

81：名無しのひみつ 2011/12/16(金) 00:10:40.23 ID:Z+z4NJB/

>>9
光の先端はチンポの先端とよく似ている
思っていたとおりだ

85：名無しのひみつ 2011/12/16(金) 00:40:45.54 ID:SYlia6QS

>>9
コーラのラベルくらい剥がせよｗｗ

45：名無しのひみつ 2011/12/15(木) 18:08:55.67 ID:gJVWAaIR << 47

>>9
発振された光の先端が認識できるなんて初めて見たかも。
キャップ先端が発光する現象がよくわからないけどすごい。

47：名無しのひみつ 2011/12/15(木) 18:18:48.05 ID:X/Oodm02 << 48

>>45
分散してカメラの方に向かってくる光が多いってことだと思うよ。
水も白濁してて、多少分散するようにしているみたいだね。
完全に透明ならカメラ側に光が来ないはずだから。

48：名無しのひみつ 2011/12/15(木) 18:35:02.77 ID:gJVWAaIR

>>47
なるほど、光の量で考えればいいのですね。少し理解できたような気もする。

71：名無しのひみつ 2011/12/15(木) 22:10:40.85 ID:niqm3Pjl << 75 76 89

スレタイおかしいだろｗ
光の進行ではなく、レーザー光のパルスだろｗ
光の進行なんぞどうやっても見えんわｗ
見えたらそれはこっちに向かってくる光であって、決して視線に対して横向きに進んでいる光が見えるわけじゃないからなｗ

75：名無しのひみつ 2011/12/15(木) 22:42:18.61 ID:dD8VtqKT

>>71
なに言ってんの？

76：名無しのひみつ 2011/12/15(木) 22:50:05.92 ID:j5aweLCv

>>71
そろそろ寝ろよ

89：名無しのひみつ 2011/12/16(金) 02:19:14.57 ID:5zJjF1E2

>>71

コロイド溶液って知ってるか？
溶液中に高分子がたくさん浮遊しててそれに光がぶつかると
光の進行経路が見えるんだ
理解したらさっさと寝ろ

119：名無しのひみつ 2011/12/16(金) 23:39:55.54 ID:sUFhnACZ << 129

蛍光塗料のついた物に光を当てると暗いところで光るのはどうしてですか？
このカメラで暗やみで光る指輪の映像を見たらどう見えるか？予想としては指輪は明滅してるだろうと思う
光が弱くなったり強くなったり明滅してると思います。

129：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 00:07:59.06 ID:xZYpGAEU

>>124さん、それで僕は>>109>>110>>119の僕の予想が間違ってる事を僕はわかりません。

135：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 00:41:19.83 ID:xZYpGAEU << 138 141 142 144

なるほど光りに粒子の構造があるから光がやがて消えていくのか
素朴な疑問としては消えた光がどこにいくのだろうか？
消えた光が輝き光を取り戻すことはあるのか？
しかし光が消えても光子は無くならないのか？
無くならない光子はどんな性質を持つものか？
映像をみる限り光子に波の性質が無くなると光が輝きを失うみたいだ
だったら何らかの方法で空間をかき混ぜると光子に波の性質を持たせられないか？
光りというのが光子の激しい運動によって生じる現象だと映像を見たら考える事ができました

138：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 00:54:05.91 ID:iMXqK9iI

>>135
あなたのその質問に僕はひとつも答えられません。
量子(この場合光子の粒)で見ると、光は粒子であり波(エネルギー)でもあります
不思議で無限に思える不思議なものですね

141：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 02:26:14.55 ID:mAUkObJF

>>135
光が「光る」って単に波長が可視光になってるだけだよ
電波もマイクロ波も赤外線も紫外線もX線もγ線もみんな光、電磁波。

見えなくてもそこらじゅうにある。可視光線の時だけ、我々人間には光って「見える」だけ

142：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 02:31:10.37 ID:mAUkObJF

>>135
あと 可視光線も粒だし波。波の時に光るわけじゃない。
君がハエなら可視光線より赤外線のが光って見えるだろう

単に我々の肉眼では「光が可視光線の領域を含む波長」の時にしか見えないだけ

144：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 02:47:54.11 ID:w8208Etq

>>135
人間の目は可視光領域「しか」見えない糞センサー
それを光と呼んでるだけの事
昆虫とか他の生き物は人間では見えない領域を見てるのが沢山いる

143：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 02:45:28.48 ID:iJshbT2A << 146 148 158

俺も素朴な疑問なんだけど、
一度放たれた光は対象物にぶつかって光子が破壊されて消滅するのであって、
元の光源から離れれば、光源を切っても進んでるってことでおｋなの？

148：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:00:09.82 ID:mAUkObJF

>>143
光と単純にいうけど、世の中にある電磁波は可視光線だけに留まらない
波長の違いで振る舞いが変わってくる

電波はコンクリートの壁を透過するが、可視光は透過せず影になるだろ？

でも同じ光なんだよ

簡単に言うと、電波は弱った光、γ線は元気な光、可視光線はその中間くらい

146：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 02:49:49.99 ID:w8208Etq << 147

>>143
海の波と同じだよ
ぶつかれば止まるし、水面を板で揺らして波起こした後に
板を引き上げても波はどんどん進む
波と違うのは光（電磁波）の種類によって干渉しやすいしにくいのがあること
へたすりゃ素通りするヤツだってある

147：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 02:56:38.25 ID:iJshbT2A << 149 150 152

>>146
うーんイマイチ理解できん。
海の波は、元の水が変形するのであって消滅しないよね？
光は消滅するじゃん？ばらけた分子？光子？はどこに？
永遠に進むのか？それとも素粒子レベルで何かに吸収されるとか？

中卒だから俺理解出来んのかな・・・・

149：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:02:56.09 ID:w8208Etq

>>147
光は目に入るよね
で、君はその人の目を見れないの？って話
見えるでしょ
つまり反射した光が君の目に届いてる訳だ
黒く見えるのは吸収されてるからなんだけど
その辺詳しい人に聞くかググッて頂戴

150：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:04:28.84 ID:mAUkObJF << 151

>>147
中卒に量子の話をしてもわからんと思う

光が破壊するなんてどこで習った？
物質に当たると電子にエネルギーを渡して波長が変わるだけ
この波長の違いが可視光線の場合は色の違いとなって見える

151：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:13:21.63 ID:iJshbT2A << 154

>>150
中卒でもいいじゃんか・・・

波長で色んな線になることくらいは知ってる。
でもなんとなくみんなの書き込みでわかってきた。

つまり反射しながら光の成分が崩れ分子が飛び出し、
波長が変わっていく
その時飛び出した分子は他の分子と結合したり空間を漂うってことかな？
それを繰り返すと波長が弱まっていき、
やがて見えなくなるってことかな？

154：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:20:35.96 ID:mAUkObJF << 155

>>151
>>それを繰り返すと波長が弱まっていき、やがて見えなくなるってことかな？

そういう事。ただし光も電子も素粒子。分子じゃない。内部構造がないんだよ
素粒子ってわかるか？
素粒子は量子とも言って、エネルギーの塊みたいなものと考えて差し支えない

素粒子はそれ以上分裂しない最小単位。
他の素粒子とエネルギーの交換をしたり、ビリヤードのように撥ね飛ばしたりする

155：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:23:25.81 ID:iJshbT2A << 157

>>154
素粒子、少しわかります。
まだいくつかしか発見されてないんですよね。

157：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:28:28.18 ID:mAUkObJF << 160

>>155
標準理論の素粒子はヒッグス粒子だけがまだ確定してない状態。ヒッグス粒子が発見されたら
とりあえず我々が感知できる素粒子(標準理論で予測された素粒子)は全て発見された事になる

160：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:31:14.94 ID:iMXqK9iI << 161

>>157
先日発見されったっぽい報道があったような？
重力をつかさどる原理が予想されていたけど。
しばしまての状態だと思うよ。しらべてみて

161：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:34:48.77 ID:mAUkObJF

>>160
ヒッグスは確定するのは来年だよ。まだシグマ5まではいってないから反証の段階だと思う。

152：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:15:13.90 ID:mAUkObJF << 153

>>147
因みに、可視光線→紫外線→X線→γ線 とエネルギーが高くなるにつれ
物質の中の原子(電子)に強烈に当たり、電子を撥ね飛ばして、
原子の構造を変えてしまう事がある
日本が放射線どうので騒いでるのはγ線の事
放射線には数種類あるけど、γ線は光の事。

153：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:20:04.02 ID:iJshbT2A << 156

>>152
なるほど解りやすいです。
だから強い線は物質を透過するんですね。

156：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:23:45.10 ID:mAUkObJF << 159

>>153
強いから透過する というわけではなく、「波長によって透過する物質が違う」が正しいかな
電波はエネルギーが弱いけど、γ線が透過出来ない物質を透過したりする

159：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:29:20.79 ID:iJshbT2A << 163

>>156
なるほど、物質の原子、分子構造により
干渉しやすかったり、ってことですね。

こんな中卒に解りやすく講義サンクスです。
ちょっと物理に興味が湧きました。
今更ですがいちから勉強してみたくなりました。

163：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:37:20.65 ID:mAUkObJF << 164

>>159
素粒子や量子の世界は面白いよ。ファンタジーよりファンタジー
この世の物質は根本的何で出来ているのかなんて、知れば世界が広がるよ
興味あったら調べてみては

164：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:49:35.82 ID:iJshbT2A

>>163
有難うございました。

自分は幼少の頃、神童ともてはやされ、興味心からニュートン力学や
相対性理論などのメジャーなものは小学生の頃読んでました。
しかし中２で両親を亡くし卒業後は仕事に明け暮れ、勉強できませんでした。

中年になった今、仕事もそこそこ成功し暇も作れる身分となりましたので、
これを機会に子供の頃を思い出し、また勉学をも自分の生活に取り入れ
有意義に過ごしてみたいと思います。

こんな中卒に手ほどき本当に有難うございました。
それではまたいつか。

158：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:28:31.71 ID:iMXqK9iI << 162

>>143
たとえば夜空の星なんかは結構な割合で何万年も前に消滅してる星(光源)が出した光だったりする
月で遮られてもしばらくしたらまた次の光がやって来て途切れない。
月に当たったその光は月色(？)に波長が変わるが。。。

たとえば赤いボールにぶつかった光は赤い波長に変化するのでその反射光は人間には赤く見える
では光を反射していないときの赤いボールやこの世界はというと目を閉じてみればいい。
本来物質に色なんてないんじゃい
この世の本当の姿は色なんてない世界で、光が反射して目を刺激するからボールが赤くみえるだけ。
では目を閉じて机のマウスに触れてほしい。
本当は真っ暗な世界で無色の手が無色のマウスに触れているのがわかるでしょう？
これが本来のこの世の姿だね

162：名無しのひみつ 2011/12/17(土) 03:35:33.60 ID:iJshbT2A

>>158
色は波長の変化によるものってのは知ってます。

物理の基本はなってないのに、ヒッグスやクォークなんてのは知ってますｗｗｗ
ヒッグスは物質に質量を与えるんですよね？
取り出しに成功すればUFOが出来るじゃんｗ

てスレチですね。

(>> ソース)