來自以色列理工學院的一組研究人員首次觀察到了分支的光流,該研究結果發表在今天的《自然》上,并作為了雜志的封面。
當波穿過干擾的物體時,它們自然會向各個方向散射。光的散射是自然現象,在自然界的許多地方都可以發現。例如,光的散射是天空為藍色的原因。事實證明,當干擾變化的長度遠大于波長時,波以一種不尋常的方式散射:它形成強度增強的分支通道,并隨著波的傳播而繼續分裂或分支。這種現象稱為分支流。它最早是在2001年通過電子觀察到的,并被認為是普遍存在的,并且也存在于自然界的所有波現象中,例如聲波甚至海波。現在,科學家們正在將這種分支流帶入光的領域:他們已經對分支光流進行了實驗觀察。
論文主導作者、米格爾·班德雷斯(Miguel Bandres)教授表示,“我們一直希望找到這樣的新東西,我們渴望找到它。” “我們熟悉的事實是,波在均質介質中傳播時會散開。但是對于其他類型的介質,波的行為方式可能非常不同。”
研究團隊將激光束耦合到肥皂膜上。他們發現,當光在肥皂膜中傳播而不是被散射時,光會形成細長的分支,從而形成光的分支流動現象。
為觀察光產生分支流效應,介質的結構,在這種情況下為肥皂泡,本質上必須是空間變化要大于光的波長。為了獲得最佳結果,變化也必須平滑,肥皂泡成為了理想的選擇。
肥皂泡由兩層分子的液體薄層組成,完美的可變性程度與適度的平滑度相結合,創造出令人著迷的效果。氣泡表面的細微擾動會散射光流,將其分成如河流三角洲之類的溪流,然后分流、分流,……等等。
但是,除了要實現這種現代魔力所需的復雜設置外,激光還需要在兩層之間精確發光。為了保證這種精度,研究人員將一根光纜插入了肥皂泡膜中。
該團隊通過限制氣泡周圍的空氣流動來測試肥皂泡激光技術在穩定膜和活動膜上的作用,使他們能夠親眼看到白光的全部美感,這些白光在其人工“光三角洲”中分成了多個厚度和顏色。
在光學領域,我們通常會努力使光保持聚焦并作為準直光束傳播,但是這里令人驚訝的是,肥皂膜的隨機結構導致光保持分流,這是自然界的另一個驚奇。
在光學領域產生這種分支流的現象為研究和理解這種普遍波動現象提供了新的令人興奮的機會,為研究提供了巨大的新可能性,首先是可以表征光在其中傳播的介質的精度很高,而且還可以準確地跟蹤這些分支以研究它們的特性。
這項研究結果表明,在看似簡單的事物中也可以觀察到令人震驚的物理新現象,并且只需要足夠敏銳的洞察力就可以發現它們。有許多方法可以繼續進行這項開創性的研究。
-
光學
+關注
關注
3文章
753瀏覽量
36280 -
光纜
+關注
關注
2文章
685瀏覽量
33122 -
光流
+關注
關注
0文章
9瀏覽量
8739
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論