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              最新研究:激光可拐彎變速

              2015-5-11 23:42:07??????點擊:

                OFweek激光網訊:自然法則明確指出,光線必須沿著直線前進且有一定的速度。如今,南非約翰內斯堡的維特沃特斯蘭德大學研究人員證明,激光可以沿著螺旋路徑穿越空間,能在射向遠方的時候加速和減速。這是科研人員第一次觀測到有角度的加速光,可能帶來借助此類特殊結構光場的新應用。

                維特沃特斯蘭德大學物理學院教授安德魯·福比斯和實驗室工作人員在《物理評論A輯》雜志網絡版發表的論文中給出了上述實驗結論。

                據物理學家組織網日前報道,在最新研究中,研究人員首次證明了沿角度加速的光,以及其能被加速和減速的真實性。這種角加速可以被一個單參數控制,這個參數可以隨時用一個刻入數字全息圖的標準液晶顯示屏來調整,這塊顯示屏比家用液晶電視屏還要小。

                研究小組創建的能展示有趣物理屬性的復雜光線,可以用來探索一系列實際應用。

                福比斯解釋說:“我們的角加速依靠軌道角動量,即所謂的‘扭曲光’現象?!?

                把波前光扭曲成螺旋形狀后,光線就能承載軌道角動量。在非恒定速度中的光旋轉導致角加速度,而且,光線的加速和減速傳播定期從一種模式切換到另一種模式。之后經螺旋路徑通過空間,螺旋就像發條一樣旋緊導致光可以被加速,松懈之后又形成減速。

                有意思的是,通過如此這般“扭麻花”,自然地給光場提供了附加動量,導致其加速旋轉。

                福比斯本人今年三月加入維特沃特斯蘭德大學物理學院,他本意是要促進新的結構光源實驗室的建設,專注于用數字全息圖創建自定義光場。此前,他和團隊成員就成功證明了光線可以被旋轉。

                目前,該團隊希望將角加速光這一新的光學領域的有趣工具,用于研究基本物理過程,例如用光驅動微流體流動等。


                根據愛因斯坦的相對論,光是可以不沿直線行走的,也就是光會拐彎。

                早在1911年,愛因斯坦就在一篇論文中預言:當恒星的光線擦過太陽時,會因為太陽的引力而產生彎曲,而且我們可以測出這種光線的拐彎。愛因斯坦還給出了測量的方法:在日全食時,當太陽光線被完全遮擋后,可以通過測定此時一些恒星的位置,并和平時這些恒星的位置相比較,如果發現恒星的位置偏離了平時的位置,就證明恒星的光線發生了偏折。當時愛因斯坦的狹義相對論已經問世了六年,可是幾乎沒有人能夠理解它、甚至幾乎沒有人對它感興趣。證明光線能夠拐彎的實驗是上個世紀最重要的物理實驗之一,可惜當時大多數物理學家都沒有意識到它的重要性。

                他于1915年發表了廣義相對論,甚至還計算出了星光在穿過太陽附近時將會產生的偏折角度:大約為1.75角秒!也就是在1915年,著名的英國天文學家、劍橋大學天文臺臺長愛丁頓輾轉得到了愛因斯坦的論文。愛丁頓被愛因斯坦“優美又有力”的論文徹底傾倒,他認為如此重要的理論應該盡快介紹給英國人知道??墒钱敃r是戰爭最膠著的時期,整個英國反德情緒嚴重,根本不可能去發表一篇德國人的文章,不過愛丁頓還是想了各種辦法在英國介紹了愛因斯坦的發現。

                1919年英國派出兩支日食觀測隊,一支由戴森帶隊到南美洲巴西的索布拉;另一支由愛丁頓帶隊到非洲西岸的普林西比島。1919年11月戴森在英國皇家學會和皇家天文學會上宣布:這次遠征隊的觀測結果支持愛因斯坦的理論,“他是對的!”

                在英國皇家天文學會宣布結果后,倫敦《泰晤士報》于11月7日發出頭版頭條新聞,以粗粗的黑體字寫道:“科學的革命:牛頓思想被推翻!”,愛因斯坦從此也迅速變成一名科學的偶像:你只要想想,他關于宇宙的那些神奇思想竟然可以通過一次日食來驗證,這還了得!

                盡管英國皇家學會和皇家天文學會為此押上了它們全部的榮譽,科學界內仍然涌動著陣陣質疑的聲浪,不少人懷疑愛丁頓和戴森發表的結果。

                三年后的1922年澳大利亞發生日全食,這次坎貝爾親自帶隊參加了觀測。由于經過周密的準備再加上老天幫忙,這次觀測大獲成功,觀測的精度也大有提高??藏悹栕约旱玫降慕Y果是1.72角秒,與愛因斯坦計算的1.75角秒非常吻合。

                根據這一觀測結果,坎貝爾立刻宣布承認廣義相對論的科學性和正確性。以后在1929年、1936年、1947年和1952年等多次日全食時,世界各國的天文學家都組織了檢驗光線彎曲的觀測,精度也越來越高,所有的結果都顯示愛因斯坦的理論是正確的。到了二十世紀六十年代初,全世界的天文學家都開始公認太陽對星光有偏折、愛因斯坦的預言比牛頓力學的預言更接近于觀測值,歷時近四十年的這場比賽終于結束,愛因斯坦贏了。

                今天隨著科學技術的進步,我們可以不必等到日食的出現,直接用射電望遠鏡觀測星體發出的電波在太陽引力場中的拐彎,當然,實驗的結果都無一例外地證明了愛因斯坦的理論。


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