50年前提出的光回流现象首次“现形” 有助科学家利用激光束探测大气

来源:科技日报    关键词:激光束, 光回流, 大气层,    发布时间:2020-02-10

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据物理学家组织网近日报道,以色列研究人员首次演示了向前传播的光的回流。这一现象是量子物理学家50年前提出的,直到现在才得以证实。这有助科学家利用激光束探测大气,研制出性能更好的光学显微镜、光镊等。


该研究负责人、特拉维夫大学电气工程学院物理电子学系埃隆·巴哈巴德博士解释说:“这种‘回流’现象非常精妙,需要精准控制粒子状态,因此50年来还没有人成功演示过。”“这一现象揭示了由波组成的系统一个违反人类直觉的行为,这种波既可以是量子力学中的一个粒子,也可以是一束光。”


光与量子粒子的相似之处在于两者都可以由干涉波构成。多个波可加在一起形成一个新波,这种构造称为叠加。如果所有向前传播的波叠加在一起,则得到的新波可实现所谓的“光学回流”。


在最新全息照相实验中,研究人员将光束分解并重新组成一束激光,激光以相对于轴正角传播的光波形式出现。他们非常仔细地构造不同光束,精准控制光束的强度和延迟。光束叠加完成后,他们制造出一个垂直光束移动的小缝,来有效测量光束在不同位置的方向。


在大多数位置,从缝隙逃逸出来的光都在以正角移动时显示出来;但在某些位置,尽管射向狭缝另一侧的光由全部以正角传播的光束叠加而成,逃离狭缝的光仍以负角传播,清晰显示了光的回流效应。


巴哈巴德总结道,如果以一种特殊的方式构造全部沿一个方向传播的干涉波,并精准测量波在特定位置和时间的传播方向,会发现波向后退。尽管这种行为违反了我们的直觉,但仍然服从自然法则。科学家可借助最新研究,通过发射一束激光并诱导向后向激光源传播的信号来探测大气;也可用于小体积内精准控制光场,研制出性能更好的光学显微镜、光镊等。(记者刘霞)