奇異雷射實驗讓我們看到了光本身投射的陰影
一項新實驗證明了一些聽起來在物理上不可能發生的事情–光本身會投射出影子。 事實證明,如果你恰到好處地操縱激光,然後用另一個光源側面照射它,就有可能產生這種奇異的光學效果。
雷射光束的陰影可以透過橫跨藍光的小暗線看到
陰影在日常生活中是如此熟悉,以至於要給它下定義感覺有點怪異。 實際上,這裡的關鍵字是”物體”–無論是固體、液體或氣體,只有具有質量的物體才會產生陰影。
這就排除了光的可能性,因為光子是無質量的。 但在這項新研究中,布魯克海文國家實驗室的研究人員發現了一種方法,可以自相矛盾地讓光投射出自己的影子。
這項研究的主要作者拉斐爾-阿布拉哈奧(Raphael Abrahao)說:「雷射投射影子以前被認為是不可能的,因為光通常會穿過其他光而不會發生相互作用。我們展示了一種非常反直覺的光學效應,這讓我們不得不重新考慮影子的概念”
為了製作這場雷射影子秀,研究小組用高功率綠色雷射照射一個紅寶石立方體。 然後再用藍色雷射從側面照射。 研究團隊說,綠光最終阻擋了部分藍光,在螢幕上投下了最大對比度約22% 的陰影,相當於晴天裡一棵樹投下的陰影。
實驗裝置工作原理示意圖R. Abrahao, HPN Morin, JTR Pagé, A. Safari, RW Boyd, JS Lundeen
這種效果的產生得益於一些有趣的光學物理原理。 綠色雷射照射到紅寶石上時,會增加晶體吸收的藍光量。 當藍光照射到紅寶石後面的螢幕上時,就會在與綠色雷射完全相同的形狀和位置上留下一個稍暗的輪廓。
科學家寫道:”我們觀察到的影子並不是什麼巧妙的科學類比,也不是什麼微妙的技術效果,而是一個真正的影子,它具有物質物體產生的典型影子的通常特徵。我們觀察到的影子是有規律的,它可以被肉眼看到,它遵循它所落表面的輪廓,它也遵循物體(激光束)的位置和形狀。
實驗本身更像是在研究一個有趣的想法是否可行,而不是在現實世界中直接應用。 但研究小組認為,這仍有可能為製造、成像和照明帶來新的可能性。
該研究成果發表在Optica雜誌上。