10
Н.Н.МАЛОВ
КАК
СФОТОГРАФИРОВАЛИ
СВЕТ
При общих способах фотографирования свет используется для получения изображения светящихся или отражающих свет предметов. Но недано физики ихитрились фотографировать распространяющийся свет, так сказать, «на лету».
Некоторые современные мощные источники свет — лазеры — излучают свет не непрерывно, а отдельными перiodические повторяющимися импульсами. Мощность импульса, для шегосяя всего 10 пиксекунд (1 nc = 10⁻¹² c), может достигать громадной величины — несколько гигаватт (1 Гвm = 10⁹ бм) — примерно мощности Красноярской ГЭС. Но импульсы следует сравнить редко — около тысячи раз в секунду, так что средняя мощность излучения — несколько киловатт.
Для фотографирования свет применяется установка, схема которой показана на рисунке 1.
Источником света служит мощный импульсный лазер Л, излучющий свет с длиной волны 1 мкм, что соответствует инфракрасной области спектра. Время излучения импульса 10 nc, значит, его протяженность в пространстве равна
3·10⁸ м/c·10⁻¹¹ c = 3·10⁻³ m = 3 мм.
«Светового» полоску такой длины вполне можно сформировать. Но при этом необходимо, чтобы затвор фотоаппарата сравнительной оцень быстро, так как иначе изображение будет сильно смазано. Импульс движется с громадной скоростью, и если затвор
11
Рис. 1. Схема установки для фотографирования светового импульса.
фотоаппарата открыть в течение 1 ns, смещение импульса в пространстве составит
Изображение такого объекта будет смазано незначительно, но осуществить столбное время экспозиции довольно сложно. Другая трудность состоит в том, чтобы затвор фотопарата сравывал именно в тот момент, когда импульс «проносится» мімо объектива.
Итак, инфракрасный импульс излучается лазером и попадает на полупрозрачную пластинку П, поставленную под углом 45° к направлению движения импульса. Здесь свет частично отражается, частично проходит сквозь пластинку. Проследим сначала за отраженным лучом. Отражен-
Рис. 2. Устройство для фотографирования света.
12
ный импульс попадает в кристалл Кр и возбуждает его молекулы. Кристалл выбирается так, чтобы его возбужdenные молекулы излучали свет с частотой вдвое большей, чем частота падающего света. Эта новая часть соответствует зеленому свету. Такой эффициент возможен только при очень большой мощности падающего импульса. Отразившись от двух вспомогательных плоских зеркал, поставленных под углом 45°, зеленный импульс проходит через сосуд с водой С. В воду подмешивают немного молока, чтобы усилить рассеяние зеленого света во все стороны, в частиности, в направлении Fotoаппарата с открытым плоскости, прохождение через луч. Затем свет идет через кивету К с сероуглеродом и через поляроид 2. Причем этот поляроид ориентируется так, чтобы пропускаемые им колбания были перpendicularны колбаниям, пропущенным первым поляроидом. Таким образом, через оба поляроида свет вообше не проходит. Но сероуглерод обладает замечательной способностью, открытой в конце прошлоого века физиком Керром: если в нем создать сильное электрическое поле, перpendикулярное направление распространяющегося света, то поляризация света изменяется. Obviously это вспомогательное поле создают между пластинами плоского конденсатора, помещенного в сероуглерод и соединительно с источником высокого напряжения. Но в опьте по фотографированию света поле создают мощным инфракрасным лучом, прошедшим через пластину П и также попадшим в кивету Керра. Свет с измененной поляризацией может пройти через второй поляроид и попасть в Fotoаппарат ФА. Между киветой и Fotoаппаратом помещают светофильтр Ф, пропускающий только зеленный свет (через кивету проходит и инфракрасный свет — его частино поглощает фильтр Ф). Расположить приборы так, чтобы зеленый и инфракрасный импульсы приходили к ювете Керра одновременно, не представляют труда. Таким образом, инфракрасный импульс «открывает» оптический затвор (при помощи комбинации двух поляроидов и киветы Керра) наничтожно малое время 10⁻¹¹ с (время существования инфракрасного импульса).
Благодаря этому удалось фотографировать зеленый импульс, который получился на фотографиру в виде слегка смазанного пятна внутри сосуда с водой. Эта заменательная фотографика представляет на рисунке на с. 10. Для ее получения была использована установка, показанная на рисунке 2.
Размеры изображения зеленого импульса в поле не соответствуют предварительному расччитанию размера. Получившийся на фотографиру красный блок — след инфракрасного импульса, также попавшего в Fotoаппарат.
Литература
В. А. Угаров, Оргинальный эксперимент — фотографирование света, «Наука и жизнь», 1973, № 6.
М. Дюгге, Свет, фотографирование на лету, «Успех физических наук», 1973, т. 109, № 1.