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光线螺旋方式传播 谁规定光一定要走直线呢?!(2)

2019-07-02 12:12  原理  字号:T|T

2.

在实验中,研究人员向氩气云团发射了两束强烈的红外激光脉冲,这样做能使气体电离。

当电离出的电子猛烈地与氩原子相撞时,就会以带有轨道角动量的紫外光的形式释放出多余的能量。紫外光会以单光束的形式从氩气云团的另一边射出,产生涡旋光束。

将两个具有不同轨道角动量的延时红外脉冲聚焦到氩气云团上,通过高频谐波产生了“自扭矩”的紫外光光束。| 图片来源:Laura Rego et. al.

接着,研究小组又突发奇想:如果最初的两束红外激光脉冲有不同的轨道角动量,并且彼此之间存在千万亿分之一秒的不同步,又会发生什么?

结果他们发现,这种甜甜圈形状的光脉冲会以一种奇怪的方式叠加在一起,导致螺旋状的紫外光光束迅速加速扭曲,看起来就像是一个螺旋开瓶器一样,有着逐渐变化的螺旋旋转度。

研究人员还发现,光束前部的单个光子绕着中心旋转的速度比光束后部的光子更慢。如果将这束紫外线激光照射在平面上,会发现它从甜甜圈变成了一轮残月。

“自扭矩”描述的就是这种新的特性。这是光的一种全新的、从未被预测过的性质。它有点类似于一个扳手在拧紧螺栓时的加速,只是对于螺栓来说,扭矩是由外部因素造成的,而在这些光束中,扭矩是自发产生的。

在自然界中,真正的自扭矩非常罕见,而且通常只在极端情况下才会出现。比如当两个黑洞围绕着彼此相互旋转时,引力的相互作用会导致它们相互拉拽,从而迅速加速旋转。

3.

那么具有自扭矩的光有什么应用呢?

对此,研究人员还有点茫然。因为这个性质实在太新、太突然,以至于目前的应用并不明显。但多年前,当科学家第一次发现轨道角动量的光时,也面临过这样的茫然。

而如今,物理学家已经用轨道角动量开发出了一系列的新技术,比如通过向光纤电缆中发送多个拥有不同轨道角动量值的光束,就可大大提升光纤中的数据通道;

再比如具有轨道角动量的光束还可被用于制造超强大的显微镜,提高显微镜的分辨率;除此之外,它还能用于移动超级微小的纳米颗粒、量子点甚至活细胞等微观物体。

因此,这一全新的属性,为相关领域带来了无限潜能,这让整个领域的研究人员都为之兴奋。所以,接下来,就让我们记住这条光的新属性,对它能带给我们的应用前景拭目以待吧!

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