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Hochgeschwindigkeitsoptik: Der ultraschnelle Ultrakurzfilm

Eine neue Technik erreicht Filmgeschwindigkeiten von mehr als 100 Milliarden Bildern pro Sekunde. Damit kann man einem Lichtpuls zusehen, wie er von einem Spiegel reflektiert wird oder mit seinesgleichen durch verschiedene Medien um die Wette läuft.
ultrakurzer LaserpulsLaden...

Konventionelle Zeitlupenkameras erreichen atemberaubende Geschwindigkeiten; aber mit 100 Milliarden (1011) Bildern pro Sekunde wären sie dann doch überfordert. Selbst bei einer bescheidenen Einzelbildgröße von einem Zentimeter müsste der Film mit einer Geschwindigkeit von einer Million Kilometer pro Sekunde an der Linse vorbeirauschen, ganz zu schweigen von der hektischen Aktivität der Verschlussmechanik. Und das lichtempfindliche Feld (CCD wie charge-coupled device) einer Digitalkamera könnte die Daten nicht entfernt so schnell auslesen, wie sie hereinprasseln.

Im Prinzip ist eine probate Lösung für dieses Problem schon länger bekannt: Man bewege nicht das aufnehmende Medium, sondern das Licht selbst. Über einen rotierenden Spiegel geschickt, überstreicht der Lichtstrahl in ausreichender Entfernung vom Spiegel eine so lange Strecke, dass es für eine Million Bilder pro Sekunde reicht.

Für noch höhere Bildraten verwandelt man den Lichtstrahl zunächst in einen Elektronenstrahl, indem man das Licht auf eine Fotokathode fallen lässt. Die dadurch freigeschlagenen Elektronen lenkt man unterwegs durch eine elektrische Spannung quer zu ihrer Bewegungsrichtung ab, und zwar umso stärker, je mehr Zeit seit dem Beginn der Aufnahme vergangen ist. Auf dem Schirm, der die eintreffenden Elektronen registriert, wird damit aus dem Bild eines Punkts ein ganzer Strich, der den zeitlichen Verlauf der Helligkeit dieses Punkts wiedergibt. ...

April 2015

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft April 2015

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