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  • 1 # 數智風

    不管你用多麼高速的攝像機拍攝,你永遠拍攝不到光子的執行。因為,光子本身就是一種假設,科學界更認可光是電磁波。牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦三位大科學家都為此費了很多腦筋。最後也暫時定性為光具有波粒二象性。

    1、光具有波粒二象性

    要談光子必然要說到一個物理學家,那就是牛頓。他發現光線最大的特徵就是沿著直線傳播,根據他在經典力學的沉澱判斷,光應該是由很多粒子組成。於是,他把這種組成的粒子叫做“光子”。因為他是著名物理學家,光子也就被業界廣泛認可。

    但是,後來的科學家隨著持續對光的研究,慢慢發現光並沒有牛頓說的那麼簡單。光除了可以直線傳播也可以反射、衍射、折射,最重要的是它還會干涉。著名的光的雙縫干涉實驗就出來了。我們上學也學過,老師在講這個的時候,應該有跟同學們說過,這證明了光具有電磁波相同的特性。當時的科學家也是因為這個懷疑光不是粒子,是電磁波。再加上測定的光速和電磁波的傳播速度相同。這就讓科學家更願意相信光是一種特殊的“波”,但又無法定性為是什麼波,但至少證明了光有波動性。於是,結合牛頓的說法和麥克斯韋的說法,光就被定性為具有波粒二象性。光子或許根本就不存在,相機捕捉也就更不用說了。

    2、光子可能就是一種能量波

    從前面科學家對光的研究來看,光的本質始終沒有完全定性,但更靠譜的應該是波,而且應該是一種能量波。我們肉眼能夠看到東西,並不是因為我們接收到了光子而看到東西。而是發光物體的外圍分子正在對外輻射能量波,能量波到達我們肉眼時,能量波會使我們眼球的感官物資分子也做相同波動,類似於分子中的電子接收到能量後,在做躍遷波動。我們神級感應到這種躍遷波動就讓我們的大腦還原除了物體的外觀。也就能看到物體了。

    相機拍到物體的照片的原理和人眼看到物體的原理其實是一樣的。它也是感應到光的能量波使得相機感光元件物質發生躍遷波動,產生電訊號。電訊號再透過電子晶片轉換成影象。所以,我們相機無論多快也只能拍到物體,拍不到光子。

    3、假設找到光子,相機也拍不到

    愛因斯坦曾經說過,在16歲時他產生過一個悖論:如果我以光速運動,周圍和我同方向的光線豈不是相對我禁止。我將會看到一幅靜止不動的畫面,那我到底該如何判斷自己是光速運動還是靜止不動呢?也正是這個原因,讓愛因斯坦發現了相對論。相對論裡關於光的說法有兩點:

    第一、光的靜止質量為零:光只有運動質量。也就是光永遠不會靜止,它一旦靜止就意味著被吸收。這聽起來,光是不是更像電磁波,或者能量波?我想應該是的。粒子怎麼會靜止時就被吸收不見了呢?第二、光速具有絕對性:無論是在介質中,還是在真空中,光速都是用永恆的約29.9792458 萬km/s。這裡,我們想象一下,如果光是粒子,它速度如何保持永恆?真實情況,只有電磁波有類似特性。

    退一萬步說,假設你能找到光子,相機同樣拍不到。你能找到的光子估計也是非常小,可能小到比玻色子還小。你的相機就算有1億幀的高速能力,但你的解析度呢?這麼小的東西你的感應元件根本感應不到單個,成像技術根本都無法成像。你只會得到一張黑咕隆咚的照片。

    總結

    綜上,光子原本就是牛頓提出的說法,根本沒有人找到過光子。麥克斯韋等後面的科學家更加願意相信光是特殊的電磁波。愛因斯坦因為這個光的問題,發明了相對論。但光的本質也沒有完全定性,最後,科學家也就暫時定性為:光具有波粒二象性。所以,題主說的用相機去拍攝,你是拍攝不到光子的。

  • 2 # 科級雞

    不能,我們首先簡單介紹一下攝像機工作的原理。

    我們使用的攝像機是透過接受被觀察物體的反光,然後透過膠片或者感測器記錄影象。

    從側面觀察,前提條件是物體必須能反光或者折射光線(透明的物體也會反射和折射一部分光線,所以我們才能看得見),而光是電磁波,它並不能反射光,兩束光相遇只會相互穿過對方,所以我們並不會在攝相機裡得到光的影象。

    從正面觀察,光子是光傳播時的最小單位,為了便於理解,我們可以將一個光子不準確的比作極短一段光線。如圖中所示光子在到達攝像機之前並沒有光進入攝像機,攝像機不會產生畫面,攝像機只能在光到達的一瞬間記錄下來影象,攝像機只能記錄光何時到達,並不能記錄光連續運動的畫面。

  • 3 # 星宇飄零2099

    真空中的光子捕捉不了,不過介質中的光線執行軌跡可以拍攝到。注意,是光線,不是光子,光子的軌跡依然捕捉不了。

    這是科學家透過能捕捉單光子的高速攝像機記錄的鐳射脈衝經過空氣時的路徑軌跡,注意,是經過空氣!

    為什麼一定要經過介質呢?為什麼我說是光線不是光子呢?因為傳播中的光子我們是看不到的 ,也沒有辦法看到,這些被拍到的光子都是出軌的光子,也就是都是脫離了路徑軌跡的光子。因為只有那些被空氣散射的光子,才有可能被高速攝像機捕捉到並記錄下來,那些沿著路徑傳播的光子是一往無前的,根本拍不到。

    如果你認真看了我前面說的你可能會問為什麼我剛才說這高速攝像機能捕捉單光子呢?這是因為高速攝像機的感光元件要足夠靈敏,才能在如此高的幀率下工作,因為在每秒上億的幀率下,畫面是很暗的,比如我們平常看到的影片是每秒25幀,那麼在每秒1億幀的高速攝像下,每幀的畫面將比正常畫面暗400萬倍......

    我做了個對比圖你感受一下,隨便調低了一下亮度而已,遠沒有400萬倍那麼誇張……

    400萬倍這意味著什麼?我想不出別的來形容,以星空來舉例吧,天文裡所說的視星等,從1等星到肉眼識別極限6等星,亮度相差100倍。每一個星等相差2.512倍,這樣,我們可以計算到400萬倍大約相差16.5個星等。

    相差16.5個視星等相當於什麼樣呢?大約相當於你看滿月時候的月亮與能同時看到的最暗的星星的亮度差。

    那些在高速攝像機下拍攝到的光線軌跡實際上都是鐳射束打到介質中的原子後被散射的結果,在真空中,由於不存在可以散射光束的原子,因此在真空運動的光束並不能拍到。

    這裡有一個很好的例子,就是天文觀測中常用的指星筆,你會看到網上一些很奇怪的天文觀測照片,一束鐳射射向天空某處,突然就斷了。那就是因為那裡再往上沒有足夠多能散射這束鐳射的原子了。因此天文愛好者可以利用這個特性,用指星筆定位一些很難在望遠鏡裡找到的天體。

  • 4 # 自主產權西部片

    首先是肯定可以的,要不然相機就不能成相了。都不用你說的這麼簡單高階的攝像機,你只需要在想拍攝的光線沿途佈置若干攝像機,控制好快門時間就行了

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