最新发现: 光线能以螺旋方式传播


2019-07-03 09:43:05   来源:中国历史网   浏览量:453


光线螺旋方式传播

近日,据物理学家组织网的报道,来自西班牙和美国的科学家组成的一个国际科研团队宣布,他们发现了光的一种新特性——自扭矩特性。在他们发表在《科学》杂志上的论文中,该小组描述了他们如何碰巧发现新特征及其可能的用途。

光拥有的一些众所周知的特性,如波长、自旋等。最近,研究人员发现光也可以扭曲,这种属性叫做角动量。

据报道,具有高度结构化角动量的光束具有轨道角动量(OAM),并且被称为涡旋光束。它们看起来像一个围绕共同中心的螺旋线,当它们撞击一个平坦的表面时,它们看起来像圆环形。在这项新的研究中,研究人员正在使用OAM光束,因为他们发现光的行为方式是前所未有的。

实验中,研究人员首先朝氩气云发射两束激光,这样做迫使光束重叠,它们连接起来并作为单个光束从氩气云的另一侧释放出来,结果形成了一种涡旋光束。研究人员想弄清,如果激光拥有不同轨道角动量且它们稍微不同步时会发生什么。实验最终产生了一束看起来像开瓶器、且扭曲情况逐渐变化的光束。当这束光撞到一个平坦表面时,它看起来像一轮新月。

研究人员指出,从另一个角度来看,光束前方的单个光子围绕其中心轨道运行的速度比光束背面的光子慢得多,研究人员此项发现称为自扭矩。这一属性此前从未被人预测过。

光线的传播方式有哪些

光是一个物理学名词,其本质是一种处于特定频段的光子流。光源发出光,是因为光源中电子获得额外能量。如果能量不足以使其跃迁到更外层的轨道,电子就会进行加速运动,并以波的形式释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所在轨道的空位,从激发态到达稳定态,电子就不动了。否则电子会再次跃迁回之前的轨道,并且以波的形式释放能量。

光在同种介质中沿直线传播。小孔成像、日食和月食还有影子的形成都证明了这一事实。

撇开光的波动本性,以光的直线传播为基础,研究光在介质中的传播及物体成像规律的学科,称为几何光学。在几何光学中,以一条有箭头的几何线代表光的传播方向,叫做光线。

几何光学把物体看作无数物点的组合(在近似情况下,也可用物点表示物体),由物点发出的光束,看作是无数几何光线的集合,光线的方向代表光能的传递方向。几何光学中光的传播规律有三:

(1)光的直线传播规律已如上述。大地测量也是以此为依据的。

(2)光的独立传播规律。两束光在传播过程中相遇时互不干扰,仍按各自途径继续传播,当两束光会聚同一点时,在该点上的光能量是简单相加的。

(3)光的反射和折射定律。光传播途中遇到两种不同介质的分界面时,一部分反射,一部分折射。反射光线遵循反射定律,折射光线遵循折射定律。






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