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(huì)一直移動(dòng)，直到撞到它們無(wú)法穿過(guò)的物體;這種阻塞會(huì)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(guò)正確透明材質(zhì)的激光會(huì)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(dāng)兩束激光以正確的方式交叉時(shí)，主光束無(wú)法穿過(guò)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(shuō)美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

除非在非常特殊的情況下，光子不會(huì)相互相互作用，相交波會(huì)暢通無(wú)阻地穿過(guò)。

如果你穿過(guò)兩束光束，它們會(huì)相互穿過(guò)，就好像什么都沒有一樣——就像將一束手電筒光束穿過(guò)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(gè)副項(xiàng)目來(lái)投下陰影。他們一直在研究引入非線性材料時(shí)光束如何相互作用。這些材料與光的相互作用不會(huì)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(shí)驗(yàn)生成簡(jiǎn)單的原理圖。在這個(gè)軟件中，光束被表示為一個(gè)投射陰影的實(shí)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(shí)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(duì)話，”Abrah?o 說(shuō).“從那時(shí)起，我們決定進(jìn)行一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)來(lái)演示激光束的陰影?！?/p>

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(lán)色和一種綠色）的交匯點(diǎn)。

藍(lán)色激光對(duì)準(zhǔn)紅寶石的一側(cè)，穿過(guò)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(guò)。

無(wú)論細(xì)細(xì)的綠光線落在紅寶石分子上的地方，都會(huì)發(fā)生電子上升和下降的復(fù)雜舞蹈。結(jié)果，波長(zhǎng)稍短的藍(lán)光被躍遷電子所迷惑，它穿過(guò)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(gè)物體，在藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)。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(dòng)時(shí)隨綠色激光束移動(dòng)。

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

“我們對(duì)陰影的理解與我們對(duì)光線和光學(xué)的理解是齊頭并進(jìn)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(diǎn)上找到arXiv.

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