Kun je het begin van een lichtstraal fotograferen?

Ik ben benieuwd of je de beweging van het licht met een fotocamera vast kunt leggen. Er bestaan tegenwoordig camera's die wel 10.000 frames per seconde maken of misschien nu al wel meer. Is het dan mogelijk om het begin van een lichtstraal, bijvoorbeeld een zaklamp die aan gaat, vast te leggen. Dus dat je de zaklamp van de zijkant fotografeert/filmt en dus kan vastleggen dat de lichtstraal vertrekt.

Weet jij het antwoord?

/2500

Het beste antwoord

Licht beweegt met een snelheid van 300.000 km/sec (dat is de snelheid in het vacuum, in de lucht is iets trager, maar dat is te verwaarlozen), en dat is veel en veel te snel voor een camera, althans op menselijke schaal, zoals in je voorbeeld van een lichtstraal uit een zaklamp. Op een veel grotere schaal, zeg maar een lichtpuls tussen de maan en de aarde, bij voorbeeld, waar de afstand ertussen 380.000 km is, en licht iets meer dan 1 sec overdoet, zou het in theorie mogelijk kunnen zijn. Technisch gezien buitengewoon ingewikkeld, maar wel mogelijk. Je ziet soms foto's of films van een blikseminslag, waar je ziet de bliksem in kleine stapjes 'omlaag' gaan, maar schijn bedriegt: dat soort "licht" is geen licht, maar een spoor van ionisatie van de lucht die groeit tussen de wolk en de grond met een snelheid van "slechts" 1500 km/sec. Zodra het kanaal tussen wolk en grond compleet is, dan vindt de echte ontlading plaats (en die gaat omhoog), met een enorme snelheid, ongeveer de helft van de snelheid van licht. Zelfs met deze 'gereduceerde' snelheid, en de grote afstand tussen de wolken en de grond is het haast onmogelijk om de flits in stappen te fotograferen, doorgaans zie je ineens dat de bliksem tussen grond en wolk "ontstaat". Toevallig had Cryofiel recentelijk een vraag gesteld over blikseminslag met een prachtige link naar zo'n film, check ff de link: http://www.goeievraag.nl/vraag/wetenschap/meteorologie/ziet-bovenkant-bliksemschicht-eruit.354972 Dus het antwoord op je vraag is dat het begin van een lichtstraal wel mogelijk is om te fotograferen, maar niet op de schaal zoals je dat in je voorbeeld noemt.

Het licht veplaatst zich ongeveer 300.000.000 meter per seconde. Stel je dus voor dat je de lichtstraal vast wil leggen als hij een meter uit de zaklamp is vertrokken. Dan moet je niet 10.000 frames per seconde maken, maar zeker 300.000.000. En dan moet je nog geluk hebben met je timing. Bovendien moet je zorgen voor iets dat de lichtstraal zichtbaar maakt. Rook ofzo.

Licht bestaat uit fotonen die met circa 300.000 KM per seconde door een vacuum vliegen (in een medium iets langzamer maar dit is voor deze vraag verwaarloosbaar). Bij 10.000 frames per seconde betekent dit dat het licht circa 30 KM reist tussen 2 frames. Ik denk dat het niet mogelijk is een techniek te ontwikkelen die in enkele frames dit effect vast kan leggen omdat de censoren die daarvoor nodig zijn nooit snel genoeg kunnen worden (de verwerking van de signalen in een censor gaat altijd langzamer dan de lichtsnelheid). Er is iets wat Einstein Bose condensaat wordt genoemd. Hierin is de lichtsnelheid terug te brengen tot kilometers per uur en onder bijzondere omstandigheden zelfs stil kan zetten. Maar praktisch is dat geen manier om het gewenste effect te bereiken.

Bronnen:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Bose-Einstein...

Zoals hierboven al gezegd bestaat er geen slowmotion-camera die hier snel genoeg voor is. Aan MIT hebben ze echter wel een virtuele slowmotion-camera gemaakt die wel de beweging van fotonen kan zien, waarmee dus de beweging van een lichtstraal te zien is. Hoe het precies werkt, en een filmpje van hoe het eruit ziet staat in de bron.

Bronnen:
http://web.mit.edu/newsoffice/2011/trillio...

Je zou iets dergelijks misschien met speciale lasers kunnen doen die hele korte pulsen kunnen afvuren. De puls duurt minimaal een picoseconde, en de afvuursnelheid tot honderden gigahertz. c = 3*10^8 dus in 10^-12 seconde 0.1 mm minimaal De vuursnelheid is 10^11 1/s dus een tussenruimte tussen de pulsen van 3 mm minimaal. Het moet dus goed kunnen om enkele tientallen pulsen vlak achter elkaar te fotograferen als het licht van zo een laser door sigarettenrook beweegt, door gewoon de sluiter even open te zetten.

Bronnen:
http://www.rp-photonics.com/picosecond_lasers.html

Hoi! http://www.scientias.nl/wetenschappers-vertragen-licht-met-een-factor-1-200/15625 Zoals je hier kunt lezen, is licht te vertragen. Dit bericht komtnuit 2010, nu 2 jaar later ben ik er van overtuigd dat ze licht met een nog grotere factor kunnen vertragen. Dan zou je het (in theorie) wel kunnen filmen. Ik heb geen idee hoe dit eruit zal komen te zien.

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100