科學(xué)家發(fā)現(xiàn)激光可以阻擋光線并投下陰影

陰影是被照亮的宇宙中不透明墻壁的自然結(jié)果。

光芒四射;光子會一直移動，直到撞到它們無法穿過的物體;這種阻塞會產(chǎn)生陰影，在光線受到阻礙的地方形成一小片黑暗。

然而，物理學(xué)家剛剛發(fā)現(xiàn)了一些非常奇特的東西。穿過正確透明材質(zhì)的激光會迫使其周圍環(huán)境變得不透明，幾乎就像投下自己的陰影一樣。

當兩束激光以正確的方式交叉時，主光束無法穿過次光束——在照射到相反表面的光線中產(chǎn)生一條陰影線。

“我們展示了一種非常違反直覺的光學(xué)效果，這讓我們重新考慮我們的陰影概念，”物理學(xué)家 Raphael Abrah?o 說美國布魯克海文國家實驗室。

除非在非常特殊的情況下，光子不會相互相互作用，相交波會暢通無阻地穿過。

如果你穿過兩束光束，它們會相互穿過，就好像什么都沒有一樣——就像將一束手電筒光束穿過另一束一樣。

Abrah?o 和他的同事們想研究一束光是否可以幾乎作為一個副項目來投下陰影。他們一直在研究引入非線性材料時光束如何相互作用。這些材料與光的相互作用不會以線性方式縮放，從而導(dǎo)致放大、吸收、自聚焦和諧波（或頻率復(fù)制）等效果。

他們使用 3D 建模軟件為他們的實驗生成簡單的原理圖。在這個軟件中，光束被表示為一個投射陰影的實心圓柱體，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)這很有趣......直到他們覺得這很有趣。

“午餐時開始的一次有趣的討論導(dǎo)致了關(guān)于激光物理學(xué)和材料非線性光學(xué)響應(yīng)的對話，”Abrah?o 說.“從那時起，我們決定進行一項實驗來演示激光束的陰影。”

紅寶石是研究非線性光學(xué)的一種流行材料，因此研究人員使用一種作為他們兩種激光器（一種藍色和一種綠色）的交匯點。

藍色激光對準紅寶石的一側(cè)，穿過那里并在屏幕上投下涼爽的光芒，而一束狹窄的綠色激光則垂直于第一束從另一側(cè)穿過。

無論細細的綠光線落在紅寶石分子上的地方，都會發(fā)生電子上升和下降的復(fù)雜舞蹈。結(jié)果，波長稍短的藍光被躍遷電子所迷惑，它穿過原本半透明材料的路徑被阻擋。

因此，綠色激光束的行為就像一個物體，在藍光中產(chǎn)生一條黑線，落在紅寶石另一側(cè)的屏幕上。

這條黑線符合被歸類為陰影的所有標準。它是肉眼可見的;符合它所投射的屏幕的輪廓;并在激光源移動時隨綠色激光束移動。

“這一發(fā)現(xiàn)擴展了我們對光-物質(zhì)相互作用的理解，并為以我們以前從未考慮過的方式利用光開辟了新的可能性，”Abrah?o 說.

“我們對陰影的理解與我們對光線和光學(xué)的理解是齊頭并進的。這一新發(fā)現(xiàn)可能被證明在各種應(yīng)用中有用，例如光開關(guān)、光控制另一種光存在的設(shè)備或需要精確控制光傳輸?shù)募夹g(shù)，如高功率激光器。

該研究已被接受發(fā)表在光學(xué)，并且可以在預(yù)發(fā)布站點上找到arXiv.

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