科學 3D 建模中的一個怪癖導致了這樣的發現:在適當的情況下,可以投射出自己的影子。
研究人員在 11 月 14 日發表在該雜誌上的一篇新論文中寫道,這項發現挑戰了我們目前對影子是什麼的理解 光學的。
「雷射投射陰影以前被認為是不可能的,因為光通常會穿過其他光而不相互作用,」研究合著者拉斐爾·阿布拉豪布魯克海文國家實驗室的物理學家在報告中表示 陳述。 “我們展示了一種非常反直覺的光學效應,促使我們重新考慮我們的陰影概念。”
想像一下,兩束手電筒光束互相照射──沒有一束光阻擋另一束光。然而,一些雷射系統的 3D 電腦模型將雷射光束描繪為圓柱體。這些模型為模擬雷射光束提供了自己的陰影,因為它們將其視為固體而不是光線。在午餐時間討論建模系統的這個怪癖時,一些科學家想知道他們是否可以用真實的光束複製這種現象。
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阿布拉豪在聲明中說:“午餐時的一次有趣討論引發了關於激光物理學和材料非線性光學響應的對話。” “從那時起,我們決定進行一項實驗來演示雷射光束的陰影。”
研究人員用紅寶石晶體進行了一項實驗,紅寶石晶體是研究光的不尋常特性的常用材料。他們將綠色雷射和藍色雷射以彼此成直角的方式射入紅寶石。在藍色雷射對面的螢幕上,他們看到一條黑線,綠色雷射阻擋了離開晶體的藍光。
這種奇怪的現像源自於紅寶石本身的特性。當綠色雷射沿著穿過晶體的路徑遇到原子時,它會為這些原子中的電子帶來一些額外的能量。在高能量狀態下,這些電子可以吸收第二個雷射器發出的藍光。因此,綠色雷射光束的行為就像一個物體,阻擋藍光並在螢幕上投射一條暗線。
這條黑線符合陰影的所有標準:它是肉眼可見的,它的形狀是阻擋照明的物體,並且隨著研究人員移動綠色雷射而移動。
科學家還發現,他們可以調整綠色雷射的強度來產生更暗或更亮的陰影。螢幕上的照明區域和陰影區域之間的最大對比度約為 22%,類似於晴天樹影的對比度。
阿布拉豪在聲明中說:“這一發現擴展了我們對光與物質相互作用的理解,並為以我們以前從未考慮過的方式利用光開闢了新的可能性。”
阿布拉豪補充說,這項發現可能在各個領域都有用。一個例子是依賴光來控制另一種光的存在的設備中的光開關,或者需要精確控制光傳輸的技術(例如高功率雷射)。