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[西安]《捕捉瞬间的人》


  很久以来,人类就对自然界中存在的各种高速现象抱有强烈的兴趣,怎样突破有限的时空,捕捉瞬间的真相呢?求思不得之际,有人就只好把想象中马踏飞燕凝固成一樽雕像。

  中国科学院院士 侯洵:这个是同步摄影技术拍摄的飞行中的20毫米子弹的姿态,这个是120毫米实验的坦克武器穿甲的过程,这是一个无后坐力炮弹的双曝光的照片,象这个是测量五个雷管爆炸的一致性,用扫描相机拍摄的,就可以看得出来,其中这一个,就比别的要起爆得晚得多。

  侯洵是中科院西安光机电研究所的首席科学家,他是西安37位院士中唯一一个在西安本地出生长大的院士,在郊县的一个小村庄里,他度过自己的童年时光,长大后考入西北大学物理系,50年代应国家建设的需要从事光学研究。

  中国科学院院士 侯洵:在我上大学的时候确实对光学不感兴趣,后来国家需要,服从分配,也就钻了进去,所以我跟他们年轻人说,兴趣也是可以培养的。

  各种高速运动快得令人眩目,一般的摄影机以每秒24幅图像的速度纪录影像的,然后再以同样速度放映还原影象,如果每秒拍摄的图像超过24幅会怎样呢?

  中国科学院院士 侯洵:你每秒钟拍摄的是240幅,放映的是24幅,你就把时间等于放大了十倍,一秒钟里发生的事情,你现在让他重新放映出来,是在十秒钟以内发生的,这样就可以很从容地看。象这幅图像,就是一个羽毛球运动员挥拍打羽毛球的一个多火花烯的照片,一连串的火花烯按相同的时间间隔拍摄了下来,从这个底片上看,两个拍子距离越大,说明这个拍子挥动的速度越快,羽毛球拍和羽毛球接触的前后这一段时间,运动员挥拍的速度是最快的。

  然而,自然界中有些现象实在是太快了,以至于每秒240幅、2400幅也记录不下来,而摄影机内底片的运动速度过快,就会被拉断扯坏,怎样解决这个难题呢?他们采取逆向思维发明了一种棱镜摄影机。

  中国科学院院士 侯洵:底片不动,近似圆周地布置起来,然后用一个位置在圆心上的转镜来旋转,这个反射镜旋转,就把光学系统的像成像在底片上,每秒钟可以拍摄2000万张。

  物质之间的化学反应,花朵的光合作用,会在极短的时间内发生电荷运动和能量转移,这样的瞬间该如何纪录呢?走进侯院士的实验室,你会被这一束束奇妙的光线所吸引。这是特制的激光发生器以极快的速度发射的光线,名字叫飞秒激光,飞秒快到什么程度呢?

  中国科学院院士 侯洵:1飞秒是10的负15次方秒,如果说这个有多短呢,形象地做个比喻的话,1飞秒和1秒的比例,相当于1秒和3000万年的比例。

  为什么一定要这么快的速度呢?古人讲迅雷不及掩耳,迅雷的速度一定要比掩耳快,同样,飞秒激光的速度就必须要比化学反应的速度要快,当一束激光照射在材料表面激发化学反应之后,另一束激光就要抢在反应完成之前,象探针一样穿过物体,带出材料内部的信息

  中国科学院院士 侯洵:它(发生反应的物体)对不同的波长吸收是不同的,在不同的时刻对不同的波长的吸收不同,你探测出来就知道,他在哪一个时刻吸收什么样的光,而这个吸收现象,你反推回去,你就会知道这个材料发生什么样的变化。

  古人说:“知微而见著”,这是侯洵院士激励自己在瞬态光学领域继续前进的座右铭。

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