50年前提出的光回流現象首次「現形」

2020-12-04 環球網

科技日報北京2月9日電 (記者劉霞)據物理學家組織網近日報導,以色列研究人員首次演示了向前傳播的光的回流。這一現象是量子物理學家50年前提出的,直到現在才得以證實。這有助科學家利用雷射束探測大氣,研製出性能更好的光學顯微鏡、光鑷等。

該研究負責人、特拉維夫大學電氣工程學院物理電子學系埃隆·巴哈巴德博士解釋說:「這種『回流』現象非常精妙,需要精準控制粒子狀態,因此50年來還沒有人成功演示過。」「這一現象揭示了由波組成的系統一個違反人類直覺的行為,這種波既可以是量子力學中的一個粒子,也可以是一束光。」

光與量子粒子的相似之處在於兩者都可以由幹涉波構成。多個波可加在一起形成一個新波,這種構造稱為疊加。如果所有向前傳播的波疊加在一起,則得到的新波可實現所謂的「光學回流」。

在最新全息照相實驗中,研究人員將光束分解並重新組成一束雷射,雷射以相對於軸正角傳播的光波形式出現。他們非常仔細地構造不同光束,精準控制光束的強度和延遲。光束疊加完成後,他們製造出一個垂直光束移動的小縫,來有效測量光束在不同位置的方向。

在大多數位置,從縫隙逃逸出來的光都在以正角移動時顯示出來;但在某些位置,儘管射向狹縫另一側的光由全部以正角傳播的光束疊加而成,逃離狹縫的光仍以負角傳播,清晰顯示了光的回流效應。

巴哈巴德總結道,如果以一種特殊的方式構造全部沿一個方向傳播的幹涉波,並精準測量波在特定位置和時間的傳播方向,會發現波向後退。儘管這種行為違反了我們的直覺,但仍然服從自然法則。科學家可藉助最新研究,通過發射一束雷射並誘導向後向雷射源傳播的信號來探測大氣;也可用於小體積內精準控制光場,研製出性能更好的光學顯微鏡、光鑷等。

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