怎么拍照片让眼睛有激光 日本富士山附近的神秘绿色激光成因有了新解释:卫星发出的激光束

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日本富士山附近的神秘绿色激光成因有了新解释:卫星发出的激光束

在多云的天空中划过的绿光是藤井大一以前从未见过的东西。这位博物馆馆长的运动检测相机被安装在日本富士山附近,用于捕捉流星,使他能够计算出它们的位置、亮度和轨道。但是出现在2022年9月16日拍摄的视频上的亮绿色线条是一个谜。

然后藤井仔细观察。这些光束与云层之间短暂可见的一个小绿点同步。他猜测那是一颗卫星,所以他调查了轨道数据并得到了匹配。美国宇航局的冰、云和陆地海拔卫星2号,或称ICESat-2,当晚曾飞过头顶。藤井在社交媒体上发布了他的发现,这最终引起了美国航空航天局团队的注意。

位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的ICESat-2仪器科学家Tony Martino说,这是ICESat-2团队第一次看到卫星的绿色激光束从轨道上流向地球的画面。

2022年9月16日,博物馆馆长Daichi Fujii为捕捉流星而设置的运动感应相机反而捕捉到了NASA ICESat-2卫星经过日本上空时发出的激光束。这是ICESat-2团队第一次看到激光器在轨道上工作的画面。

"ICESat-2似乎几乎就在他的头顶上,光束以一定的角度击中了低矮的云层,"Martino说。"要看到激光,必须在正确的地方,在正确的时间,又要有正确的条件。"

ICESat-2于2018年9月发射,任务是利用激光从太空测量地球的冰、水和陆地表面的高度。被称为激光雷达的激光仪器每秒发射1万次,向地球发送六束光。它精确计算单个光子从表面反弹到返回卫星所需的时间。计算机程序利用这些测量结果来计算格陵兰岛和南极洲的冰损失,观察极地海洋有多少被冻结,确定淡水库的高度,绘制浅海地区的地图,等等。

当它的照片从地面拍摄时,ICESat-2号正在工作,收集下面日本的云层、山地和海洋的高度分布数据。这张ICESat-2的数据图显示了2022年9月16日卫星经过日本富士市(用垂直绿线标记)时的测量结果。激光仪器检测到两个云层,一高一低,将光线散射开来,足以被地面上的相机检测到。资料来源:NASA/Tony Martino

从数百英里高的太空中发射的激光并不有害。事实上,它很容易被发现。马蒂诺说,如果有人站在卫星的正下方并抬头看,激光的强度将相当于100多码外的相机闪光。

人们曾试图在卫星经过时拍摄它,有几次他们能够捕捉到照片--一次来自智利南部,一次来自俄克拉荷马。

他指出,光束甚至更难捕捉,因为相机和眼睛需要激光从某种东西上反射,才能从侧面看到光束。这就是大气条件的作用。

然而,在ICESat-2经过富士市上空的那个晚上,有足够的云层来散射激光--使相机可以看到它--但没有那么多的云层,以至于它们完全阻挡了光线。当晚日本上空实际上有两层薄薄的云层--马蒂诺通过分析ICESat-2的数据发现的信息,该数据显示了云层以及下面的地面。

有了卫星在太空中的精确位置,光束击中的位置,Fujii的相机设置的坐标,再加上多云的条件,Martino能够明确地确认,这些条纹的光线来自ICESat-2的激光。

一直不知激光长啥样,水杯加2滴这东西后,感觉太炫了

让孩子像科学家一样思考,像工程师一样解决问题

文:科学奶爸 | 视频:科学奶爸

BGM:Thomas Greenberg - The Right Path

小朋友及大朋友们,晚上好!又到了今天的【科学大发现】时间了,我们的口号是“小实验大科学”。现在,你们准备好和我一起探索神秘的科学世界了吗?让我们变身科学小侦探,开启今天的科学任务吧!

很多时候,当阳光从云层中照射下来,我们可以清晰的看见一道道明亮的光路。同样的,城市夜空中打出的激光束,我们也可以清晰地看到它传播的路径。为什么会出现这种奇特的现象呢?今天,我们不妨一起来做个试验,探寻其背后的原因吧。

阳光光束。图片源于网络

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【今日任务】

寻找消失的光线并探寻背后的科学奥秘。

【实验目标】

培养孩子发现、分析、解决问题的能力。

实验所需材料

纯牛奶1盒、玻璃杯3只、食盐10g、激光笔1支

实验操作步骤

1.往其中一个水杯倒入半杯纯净水,并用激光笔照射。

2.往另一个装有纯净水的水杯中加入10g食盐并充分搅拌,再用激光笔照射。

3.往第3个装有纯净水的水杯中加入几滴纯牛奶,再用激光笔对其照射。

现象及原理分析

通过上面的实验我们发现,激光通过纯净水、食盐水时,均看不到光路。当激光通过加有牛奶的水杯时,可以看到一束明显的激光束。

光的散射是指光通过不均匀介质时一部分光偏离原方向传播的现象

,偏离原方向的光称为散射光。牛奶中含有大量脂肪和蛋白质分子颗粒,光线通过牛奶时会在这些颗粒的表面发生散射现象

。这时固体颗粒就像一个个的发光体,无数颗粒对光线散射的结果,就形成了一条明亮的光路。往水杯加入食盐,食盐会发生溶解,光线散射作用小得多,因此无法观察到水中的光路。

阳光光束以及城市夜空中的激光束,这其实就是光束被空气中无数悬浮尘埃散射的结果。

实验注意事项

请勿用激光笔直接照射眼睛。

实验过程中需大人全程陪伴,不能让孩子单独操作,确保安全。

免责申明:科学实验含一定的操作风险,请家长陪同孩子严格按照实验步骤操作并仔细留意本实验注意事项,实验过程中发生的任何安全事故,与魔力科学小实验公众号无关。

魔力科学小实验,每天1个儿童科学视频,激发孩子好奇心,培养动手创造力!

眼睛的激光治疗

“电脑储存书万卷,激光射透甲千层。”这是当代诗人田遨的诗句。对于电脑,大家很熟悉了;对于激光,大家熟悉吗?当我们到眼科看病时,经常会听到要给眼睛打激光,打激光能治疗哪些眼病呢?其实,很多眼病都可以用激光治疗。激光可以用于眼底病、青光眼、角膜病、白内障的治疗及角膜屈光手术等。

激光不同于普通光,它的能量很高。不过,激光能量的释放有两种形式,一种是连续激光,一种是脉冲激光。连续激光是激光不间断照射,以功率表示,单位是瓦特,氩激光和氪激光是连续激光;脉冲激光是激光间断照射,也就是激光不断“亮一下,灭一下”,以单位脉冲能量表示,单位是焦耳,飞秒激光是脉冲激光,它每次亮的时间很短,只有几百飞秒。激光治疗的效果,除了与功率和能量有关外,还与照射时间和光斑大小有关。

激光与普通光一样,是有颜色的,颜色与激光的波长有关。眼科常用激光包括,氩激光有488纳米的蓝光和514.5纳米的绿光;氪激光有647.1纳米的红光、568.2纳米的黄光和530.8纳米的绿光;掺钕钇铝石榴石激光(简称为Nd︰YAG激光)有1064纳米连续激光(近红外光)、532纳米的倍频激光(绿光)和1064纳米的脉冲激光(近红外光);半导体810激光为810纳米的近红外光;准分子激光常用的是193纳米的紫外光;飞秒激光为1053纳米的近红外光;二氧化碳激光为10600纳米的中红外光;钬激光为波长为20600纳米的中红外光。

激光可治疗眼底病

激光在眼科的最早应用是1961年用红宝石激光治疗视网膜肿瘤。目前,眼底病也是激光治疗最有效的疾病。糖尿病视网膜病变需要用激光治疗,可根据病情采取不同的激光治疗方法,如局部光凝、格栅状光凝、全视网膜光凝,可使用氩绿激光、倍频532激光和氪黄激光。视网膜静脉阻塞也需要激光治疗,可减少毛细血管渗漏,减轻视网膜水肿,可使用氩绿激光和倍频532纳米激光。激光可对视网膜变性区光凝,可用激光封闭视网膜裂孔,以防止视网膜脱离。激光可治疗血管性疾病,如视网膜静脉周围炎、视网膜血管瘤。

此外,可使用阈值下微脉冲激光治疗中心性浆液性脉络膜视网膜病变和黄斑水肿,阈值下微脉冲激光可产生弱激光生物刺激作用,促进渗出和水肿的吸收。使用经瞳孔温热疗法可治疗脉络膜黑色素瘤、脉络膜血管瘤和视网膜母细胞瘤,经瞳孔温热疗法采用半导体810纳米激光进行低强度、大光斑、长照射时间的治疗。

激光可治疗青光眼

治疗方法有激光周边虹膜切除术、激光周边虹膜成形术、激光小梁成形术、睫状体光凝术、激光巩膜造瘘术等。激光周边虹膜切除术,是利用激光在虹膜周边部打孔,可以预防闭角青光眼的发作,可使用氩激光或Nd︰YAG脉冲激光治疗。激光周边虹膜成形术,是用激光来光凝周边虹膜,使周边虹膜收缩、变薄,增宽前房角,可治疗慢性闭角青光眼,可使用氩激光或倍频532纳米激光治疗。

激光小梁成形术,是用激光直接照射小梁网,使胶原组织收缩,使小梁网间隙增大,治疗开角性青光眼,可使用氩激光或倍频532纳米激光治疗。睫状体光凝术,是用激光破坏睫状体上皮细胞,减少房水的生成,降低眼压,包括经巩膜、经瞳孔和经眼内三种途径。经巩膜睫状体光凝最常用,是利用810纳米半导体激光或连续波长Nd︰YAG激光的红外光良好的穿透能力,通过巩膜对睫状体进行光凝。激光巩膜造瘘术,是将房水引流到眼外来治疗青光眼的方法,使用飞秒激光在巩膜上造瘘是未来发展的趋势。

激光可治疗角膜病

用准分子激光的切削作用,治疗浅层角膜混浊,还可治疗角膜表层炎症、糜烂、变性和大泡性病变。此外,可用氩激光治疗角膜血管翳,以及用二氧化碳激光或连续波长Nd︰YAG激光治疗眼表肿瘤。

激光可治疗白内障

飞秒激光辅助白内障超声乳化术,是利用飞秒激光代替传统的手术刀,完成传统超声乳化术中由人工进行的切口、撕囊、劈核等步骤,为患者提供了更加安全的白内障手术。白内障术后最容易出现后发性白内障,使用Nd︰YAG脉冲激光可击穿混浊的后囊,使患者重见光明。

激光可进行角膜屈光手术

激光角膜屈光手术的方式有很多,目前最常用的是,使用准分子激光联合飞秒激光的半飞秒手术和只使用飞秒激光的全飞秒手术。

激光还可治疗其他眼病

可用Nd︰YAG脉冲激光治疗瞳孔残膜,以及用氩激光治疗虹膜囊肿。激光泪道成形术治疗泪道阻塞,可使用连续波长Nd︰YAG激光、倍频532纳米激光和钬激光治疗。激光泪囊鼻腔吻合术治疗慢性泪囊炎时,可用氩离子激光、二氧化碳激光和钬激光治疗。此外,可用二氧化碳激光进行双眼皮手术和眼袋手术。

文/首都医科大学附属北京同仁医院

北京市眼科研究所副研究员 刘宏伟

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