Voortgaand op vraag 16150 van 8 april: Licht heeft een maximale snelheid. Maar de progressie van een laserstraal in slow-motion filmen zou theoretisch moeten kunnen met een (toekomstige) super-hogesnelheidscamera. Of is er een bovengrens aan het aantal beelden per seconde?
Beste Paul,
ik heb wat moeite met het concept "filmen van een laserstraal". De laserstraal is zelf licht. Als je de laserstraat "filmt", film je eigenlijk licht van de laserstraal dat verstrooit (door kleine stofjes in de lucht, e.d.) of weerkaatst op objecten. Dit verstrooide of weerkaatste licht gaat net als de laserstraal *ook* aan lichtsnelheid.
Op dit ogenblik bestaan er halfgeleidergebaseerde camera's die korte sequenties kunnen filmen aan 1 tot 10 miljoen beelden per seconde. Speciale vacuumbuisgebaseerde "streak camera's" kunnen korte sequenties van 100miljoen beelden per seconde registreren. Ik schat dat zelfs 10 miljard beelden per seconde mogelijk moet zijn vandaag.
Er zijn twee bovengrenzen voor deze snelheid
1) de lichtreceptor, meestal een fotodiode, Diodes zoals gebruikt in glasvezelverbindingen kunnen veel korter dan 1 picoseconde tijdsresulutie halen, dus, theoretisch, zou een camera bestaande uit pixels met deze fotodiodes >> 1E12 beelden per seconde kunnen maken.
2) het werkelijke probleem is de hoeveelheid licht. Vol zonlicht levert enkele miljoenen fotonen per seconde per pixel. Als je 1E9 beelden per seconde maakt in zulke omstandigheden ziet elk pixel per beeld gemiddeld slechts 0,001 fotonen (dwz: meestal niets, en af en toe 1 foton). Het is duidelijk dat dit zelfs met de best mogelijke pixels onbruikbaar weinig is.
Een laser kan helderder zijn dan zonlicht. Maar je hebt minstens enkele fotonen per pixel per beeld nodig om een zinvol beeld te hebben. De laser instensiteit *in de camera* moet dus minstens 1000 maal groter zijn dan die van zonlicht, om 1E9 beelden per seconde te kunnen opnemen. Gegeven dat het om strooilicht gaat, moet de laserbundel zelf nog vele malen groter zijn. Niet geheel onmogelijk, maar wel een formidabel probleem o.m. qua vermogendissipatie.
Bedankt voor het uitgebreide antwoord, maar ik blijf nog zitten met mijn probleem. Indien een toekomstige camera de progressie van de straal (of de belichting van de stofdeeltjes) kan filmen, dan komen we in een situatie waar de camera kan rgistreren wat er net na, of net voor het lichtsignaal gebeurt. m.a.w., voor de laserstraal geldt de maximale lichtsnelheid, maar een observator kan zien wat er aan het licht voorafgaat.
Wat u zegt is correct. Wat zou u willen doen met zulk een systeem, als het bestond?
Als ik dat nu eens wist! Maar ernstig, ik worstel al heel mijn leven met het gegeven dat de lichtsnelheid constant is. Ik kan (en wil) me dat niet voorstellen. Ik ben dus op zoek naar alle mogelijke openingen om dat postulaat te begrijpen. Om nog even voort te gaan op mijn camera: stel dat hij ook kan zwenken met de laserstraal mee, dan kan hij een pakket fotonen fixeren en tijdloosheid registreren.
Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.
elektronica beeldopnemers cryogenica metafysische vragen lucht- en ruimtevaart en de meest onmogelijke zaken
© 2008-2024
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door Eos wetenschap. Voor vragen kun je terecht bij liam.verbinnen@eos.be
