光的新屬性被發現!一種新發現的光的特性,也是一種從未被預測過的特性

2021-01-20 Science科學說

一個隸屬於西班牙和美國幾家機構的研究小組近期宣布,他們發現了光自扭矩的一種新特性。在他們發表在《科學》雜誌上的論文中,該小組描述了他們如何碰巧發現了這種新特性以及它的可能用途。



科學家們早就知道光的波長等性質。最近,研究人員發現,光也可以被扭曲,這一特性被稱為角動量。具有高結構角動量的光束被稱為軌道角動量(OAM),稱為渦旋光束。它們以螺旋的形式圍繞著一個共同的中心,當它們撞擊一個平面時,就會呈現出甜甜圈的形狀。在這項新的研究中,研究人員在研究OAM光束時發現,這種光的行為方式是以前從未見過的。


實驗包括向氬氣雲團發射兩束雷射,這樣做會迫使光束重疊,然後它們連接在一起,從氬氣雲團的另一邊以一束的形式發射出來。結果產生了一種渦旋光束。然後,研究人員想知道,如果雷射軌道角動量不同,如果它們稍微不同步,會發生什麼。這就產生了一個光束,它看起來像一個螺旋塞鑽,螺旋的扭曲度在逐漸變化。當光束擊中一個平面時,它看起來像一個新月。研究人員注意到,從另一個角度看,光束前部的單個光子繞其中心旋轉的速度比光束後部的光子慢。研究人員立即將這種新特性命名為「自力矩」——這不僅是一種新發現的光的特性,也是一種從未被預測過的特性。



研究人員認為,利用他們的技術來調製光的軌道角動量應該是可能的,其方式與調製通信設備中的頻率非常相似。這可能會促進利用操縱極小材料的新型設備的發展。


附:

光的直進性——光在均勻的介質中沿直線傳播。

光的反射——入射角和反射角相同

光的折射——光從不同密度的介質穿過時發生的偏折現象為折射

光的全反射——當光線發生全反射的時候,沒有折射光線

光的可逆性——入射與反射的可交換性!

光的幹涉——幹涉現象是波的一種特性。惠更斯1678年提出光是一種波動後,由於得到兩列相干光源很不容易,所以波動說很長時間內沒有被證明認可。直到1801年,才由英國物理學家託馬斯·楊巧妙而簡單的解決了相干光源的問題。

光的衍射——如果被一個大小接近於或小于波長的物體阻擋,就繞過這個物體,繼續進行。

如果通過一個大小近於或小于波長的孔,則以孔為中心,形成環形波向前傳播。

衍射現象可以用惠更斯原理解釋.

光電效應

另外光線有質量——只要光是運動的,那麼他就有質量。

光是電磁波(如x射線,γ射線)的一種,聲音無法在真空中傳播,但電磁波能



相關焦點

  • 物理學家發現光的新屬性,光的軌道角動量隨時間變化?
    光還有新特性?最近,美國的物理學家表示,光的軌道角動量可以隨著時間迅速發生變化,並稱這種特性為自扭矩。上個星期他們在《科學》期刊中發表了一篇論文,在裡面他們詳細描述了光的這一新特性是如何被發現的。從而光的平面來看是正弦波,而從三維的來看則是一個旋轉的光束,但是根據現在的科學家發現的現象,即漩渦光束的傳播範圍會隨著時間、距離的變化而擴展。通俗的理解就是漩渦光束依舊有著向外發散的性質。在理論中,這種漩渦光束性質已經被無數的科學家所猜想。而最近,這種猜想正式被美國的科學家所觀察到。
  • 離奇而迷人的量子物理學:人類也是一種波
    200多年前,託馬斯·楊在系列實驗中首次發現,光也呈現出上述波狀圖案。隨後幾年裡,科學家開始發現一些與常識愈發不符的光的波狀屬性,如單色光照射球體的實驗,該實驗不僅在球體外部形成了波狀圖案,而且在陰影中間也形成了一個中央峰。
  • 離奇而迷人的量子物理學:人類也是一種波
    關於光是波還是粒子的爭論可以追溯到17世紀,當時,物理學史上的兩位偉人對該問題的觀點截然不同。一方面,艾薩克·牛頓(Isaac Newton)提出了光的「微粒」學說,在這個理論中,光呈現出粒子屬性:沿直線(射線)運動,可進行折射和反射,並像其他物質一樣具有動量。牛頓用這種方法預測了很多現象,並解釋了多種色光如何構成白光。
  • 科學家發現雷射光特性的改變可以只需要依賴一個晶體
    他們發現了一種潛在的方法,用來規避長期存在的作為雷射技術中關鍵部分的晶體製造的困難。但他們的這個發現也讓背後的科學專家們苦思冥想了一番。  今天發表在《科學進展》雜誌上的這個研究發現,相對較大的晶體用於更改雷射器中幾個光特性,這對於使雷射器成為實用的工具是至關重要的變化,可由生長起來更容易、更便宜的更小的杆形微晶進行堆疊製作出來。
  • 光折射原理被推翻?科學家發現新的雷射束,推翻了費馬原理
    中央佛羅裡達大學的研究人員已經開發出一種新型的雷射束,它不遵循長期以來關於光如何折射和傳播的原理。該發現最近發表在《自然光子學》上,可能對光通信和雷射技術產生巨大影響。「因此,這些光脈衝可以同時到達空間中的不同點。」「想想裝滿水的玻璃杯中的勺子在水和空氣相遇的那個界面,勺子好像是被折斷了一樣。」 Abouraddy說。空氣中的光速不同於水中的光速。因此,光線穿過空氣與水之間的表面後彎曲成彎曲狀,因此湯匙看起來似乎彎曲了。這是斯涅爾定律所描述的一種眾所周知的現象。」
  • 光折射原理被推翻?科學家發現新雷射束推翻費馬原理
    中佛羅裡達大學的研究人員已經開發出一種新型的雷射束,它不遵循長期以來關於光如何折射和傳播的原理。該發現最近發表在《自然光子學》上,可能對光通信和雷射技術產生巨大影響。UCF光學與光子學院的教授,該研究的主要研究者Ayman Abouraddy說:「這種新型的雷射束具有普通雷射束無法共享的獨特特性。」
  • 在人造光子材料中,發現捕捉光的新方法,改變了光波的共同行為!
    博科園:本文為光學與光子學類由紐約城市學院領導的一個研究小組,提出了一種在人造光子材料中捕捉光的新方法此外,研究表明,通過控制這種相互作用的程度,人們可以在光波的俘獲特性和擴展(傳播)特性之間切換。捕捉光的新方法,能設計出新型的光學諧振器,這可能會對日常使用的設備產生重大影響。這些設備的範圍從智慧型手機和Wi-Fi路由器中的天線,到光電子中用於以前所未有的速度,在網際網路上傳輸數據的光學晶片。
  • 俄羅斯科學家發現一種被遺忘的抗生素的新特性
    但是,幾年前,人們發現了一種土黴素的天然來源- 短小芽孢桿菌,它生活在西伯利亞棕熊的口腔中。這一發現重新引起了人們對該抗生素的興趣。在他們的研究中,科學家使用了最新發明的深度功能分析方法來分離最有效的短小芽孢桿菌菌株,並確定阿黴素的作用譜。該方法的本質是分離微滴中的單個細菌,並在單細胞水平上對其進行分析。
  • 光真的只能直線傳播嗎?利用軌道角動量可改變光的傳播路徑?
    在物理課本上,我們學習過光的直線傳播,那麼光是不是就只有直線傳播這一種方式呢?最近國外媒體報導稱,一個由美國和西班牙兩國科學家組成的國際科研團隊發現,光的一種新的特性那就是自扭矩,對於光的這種新的特性之前沒有被檢測出來,而這一項新的研究報告將會發表在著名的《科學》雜誌上。這項新的研究將會會推動能操控極微小材料的新設備。
  • 宇宙中一種新的光?「超普朗克」材料發出的光超過了規律的極限
    宇宙中會有新的光嗎?自19世紀末以來,科學家們已經認識到,當受熱時,所有材料都會以可預測的波長譜發出光。如今,研究展示了一種材料,這種材料加熱時發射的光,似乎超出了自然法則規定的限度。由倫斯勒理工大學物理系主任兼教授Shawn Yu Lin所發現的新材料無視普朗克定律的限制,發出與雷射或LED產生的相類似的相干光,但沒有產生刺激性發光技術所需的昂貴結構。兩者均顯示輻射峰值在1.7微米左右,這是電磁譜的近紅外部分。
  • 新發現「超材料」具有固有的強大聲音傳輸特性!
    根據2018年12月31日發表在《自然材料》(Nature Materials)上的一篇新論文,這種新設計材料創造了一種穩健的聲學結構,即使在製造缺陷存在的情況下,這種結構也能以不同尋常的方式控制聲音的傳播和定位。這種獨特特性可能會改進使用聲波的技術,例如sonars和超聲波設備,使它們更能抵抗缺陷。
  • 愛因斯坦《光的新理論》
    光的波動說認為光是以波動狀態連續傳播的。十九世紀初,這一學說戰勝了牛頓的微粒說。後來,麥克斯韋和赫茲還在實驗和理論上證實了這個學說。普朗克希望通過分析熱輻射,能夠解開熱學和電磁學之間聯繫的奧秘。他想通過自己的研究,將物理學中這兩個領域彼此不相矛盾地統一起來。突然,他當時面臨一個事實,發現某些輻射過程具有不連續量子的特性,這一點無法納入經典物理學世界觀中去。
  • 操縱光,設計光!創造具有可操縱量子特性的光
    本文參加百家號科學#了不起的前沿科技#系列徵文在發表在自然《npj量子信息》上的研究中,在光的量子操縱和控制方面取得的進步。在量子水平上,出於工程目的,光仍然很難控制。Magaa-Loaiza表示:如果我們能夠控制光子波動和相關噪音。然後可以進行更精確地測量,這項技術是新的,將改變這個領域。全世界的物理學家都在爭先恐後地開發技術,以便在足夠大的尺度上保持光的量子特性,以滿足實際需要。
  • 具有獲取太陽能,把水分解成氫氣和氧氣潛在特性的新材料
    但是當太陽落山時,你必須把能量儲存在電池中或者通過一種叫做光催化的過程實現太陽能燃料製造。在光催化分解水的過程中,陽光將水分解為氫和氧,然後氫和氧可以在燃料電池中重新組合以釋放能量。   研究人員最近發現的一種新的滷化物雙鈣鈦礦材料,可能恰好具有分解水的特性,這一研究最近發表於《應用物理學快報》雜誌上。
  • 偶然發現了一種未知的構建結構色的方法
    澳大利亞的科學家偶然發現了一種不尋常、前所未見的顏色觀測方法。為了產生這種效果,研究人員將一種非常薄的膜附著到另一片更大的樣品上。在兩種材料連接的地方,電場非常強。當與「光學幹涉」(不同的光波的相互作用)結合使用時,材料表面會發生散射過程,在不同的照明條件下觀察時會產生明亮的色彩。
  • 操縱光,設計光!創造出具有可操縱量子特性的光
    在發表在自然《npj量子信息》上的研究中,在光的量子操縱和控制方面取得的進步。研究論文包括來自科羅拉多州博爾德的國家標準與技術研究所、墨西哥和德國的研究所和大學的合著者,以及LSU的博士後研究員、Magaña-Loaiza博士的實驗量子光子學小組成員程龍佑。在量子水平上,出於工程目的,光仍然很難控制。
  • 科學家打造新型2D材料「赤鐵烯」擁有獨特的鐵磁與光催化特性...
    說到新材料的時候,大家通常很關心它到底可以做到多薄。
  • 攝影光的特性:包括光的強度和光的方向,其特性分別介紹如下!
    1.光的強度光的強度是隨著光源能量強度和照射距離的變化而變化,光的強弱是通過明暗程度來體現的,也決定光量的大小。每種物體吸收和反射光線的特性各不相同,隨著光照情況的變化,在物體表面呈現出不同的亮度和色彩。
  • 科學家發現新光,超出目前我們對光的認知
    宇宙中會有新的光嗎?自19世紀末以來,科學家們已經了解到,加熱時,所有材料都會發出可預測波長範圍內的光。今天發表在《 自然科學 報告》上的研究 提出了一種材料,該材料在受熱時會發光,看起來似乎超過了該自然法則所設定的極限。
  • 攝影用光#了解光的種類和特性1
    光是攝影的靈魂,攝影離不開光線,可以說沒有光就不會有攝影,所以學會使用光線對攝影初學者來說是至關重要的。了解光的種類和特性學習光線,就要先學習光線的種類和特性。攝影用光,離不開自然光和人工光兩大類光源,就是這兩類光源滿足了我們對於人像攝影、風光攝影、靜物攝影、動植物攝影及夜景和舞臺攝影等不同題材的攝影需求,每一類光源又有著其獨自的特性和獨特的藝術魅力。本節著重於講解自然光和人造光這兩種光源的不同特性及在人像、風光攝影中的用光技巧。