光線螺旋方式傳播

近日，據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)的報(bào)道，來自西班牙和美國的科學(xué)家組成的一個(gè)國際科研團(tuán)隊(duì)宣布，他們發(fā)現(xiàn)了光的一種新特性——自扭矩特性。在他們發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的論文中，該小組描述了他們?nèi)绾闻銮砂l(fā)現(xiàn)新特征及其可能的用途。

光擁有的一些眾所周知的特性，如波長、自旋等。最近，研究人員發(fā)現(xiàn)光也可以扭曲，這種屬性叫做角動(dòng)量。

據(jù)報(bào)道，具有高度結(jié)構(gòu)化角動(dòng)量的光束具有軌道角動(dòng)量（OAM），并且被稱為渦旋光束。它們看起來像一個(gè)圍繞共同中心的螺旋線，當(dāng)它們撞擊一個(gè)平坦的表面時(shí)，它們看起來像圓環(huán)形。在這項(xiàng)新的研究中，研究人員正在使用OAM光束，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)光的行為方式是前所未有的。

實(shí)驗(yàn)中，研究人員首先朝氬氣云發(fā)射兩束激光，這樣做迫使光束重疊，它們連接起來并作為單個(gè)光束從氬氣云的另一側(cè)釋放出來，結(jié)果形成了一種渦旋光束。研究人員想弄清，如果激光擁有不同軌道角動(dòng)量且它們稍微不同步時(shí)會(huì)發(fā)生什么。實(shí)驗(yàn)最終產(chǎn)生了一束看起來像開瓶器、且扭曲情況逐漸變化的光束。當(dāng)這束光撞到一個(gè)平坦表面時(shí)，它看起來像一輪新月。

研究人員指出，從另一個(gè)角度來看，光束前方的單個(gè)光子圍繞其中心軌道運(yùn)行的速度比光束背面的光子慢得多，研究人員此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)稱為自扭矩。這一屬性此前從未被人預(yù)測過。

光線的傳播方式有哪些

光是一個(gè)物理學(xué)名詞，其本質(zhì)是一種處于特定頻段的光子流。光源發(fā)出光，是因?yàn)楣庠粗须娮荧@得額外能量。如果能量不足以使其躍遷到更外層的軌道，電子就會(huì)進(jìn)行加速運(yùn)動(dòng)，并以波的形式釋放能量。如果躍遷之后剛好填補(bǔ)了所在軌道的空位，從激發(fā)態(tài)到達(dá)穩(wěn)定態(tài)，電子就不動(dòng)了。否則電子會(huì)再次躍遷回之前的軌道，并且以波的形式釋放能量。

光在同種介質(zhì)中沿直線傳播。小孔成像、日食和月食還有影子的形成都證明了這一事實(shí)。

撇開光的波動(dòng)本性，以光的直線傳播為基礎(chǔ)，研究光在介質(zhì)中的傳播及物體成像規(guī)律的學(xué)科，稱為幾何光學(xué)。在幾何光學(xué)中，以一條有箭頭的幾何線代表光的傳播方向，叫做光線。

幾何光學(xué)把物體看作無數(shù)物點(diǎn)的組合（在近似情況下，也可用物點(diǎn)表示物體），由物點(diǎn)發(fā)出的光束，看作是無數(shù)幾何光線的集合，光線的方向代表光能的傳遞方向。幾何光學(xué)中光的傳播規(guī)律有三：

（1）光的直線傳播規(guī)律已如上述。大地測量也是以此為依據(jù)的。

（2）光的獨(dú)立傳播規(guī)律。兩束光在傳播過程中相遇時(shí)互不干擾，仍按各自途徑繼續(xù)傳播，當(dāng)兩束光會(huì)聚同一點(diǎn)時(shí)，在該點(diǎn)上的光能量是簡單相加的。

（3）光的反射和折射定律。光傳播途中遇到兩種不同介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分反射，一部分折射。反射光線遵循反射定律，折射光線遵循折射定律。

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