光的折射和反射规律是几许光学的根底。可是美国哈佛大学物理学家用一系列试验演示了光线的传达能够不遵照这些经典规律。这在某种程度上预示着,或许有一天当你用一块平面镜打量自己容貌时,看到的却是哈哈镜的变形作用。
光在不同介质中的传达速度不一样。当一束光从空气中斜射向水中,光束的传达方向会产生改动,这是所谓的折射现象。它的精确表述即折射规律是许多年前由物理学家斯涅尔、数学家笛卡尔以及费马建立的。这一规律标明,光线在界面的折射角仅由光在两种物质中的传达速度决议。而早在古希腊时期由欧几里德发现的反射规律更简略:光的反射角等于入射角。
经典的反射和折射规律都很自然地以为一个界面仅仅是区别两种物质的抱负鸿沟,换句话说,是两种介质而不是它们的截面影响了光的传达。哈佛大学研讨人员的立异在于意识到界面能成为决议光的传达的要素。他们的试验标明,精巧规划的界面能够干涉光的传达。
研讨人员使用硅片和空气界面处一层薄薄的金属阵列来演示一系列违反经典反射和折射规律的现象。这个阵列中的每个组成单元都相似细小的英文字母“V”,其巨细和距离都远小于光的波长以及入射光束横截面的尺度。这些“V”字形的单元的巨细、夹角和朝向都不同,这样规划是为了操控光波和不同单元的相互作用时刻:每个金属“V”都相似一个光的圈套,能够将光波“软禁”一段时刻再释放出来。
阵列的规划使得这个“软禁”时刻沿界面从右向左线性添加,这样即便笔直入射,光束不同部分阅历不同的时刻延迟,透射以及反射光束就不再沿着笔直于界面的方向传达了。而当光以歪斜的视点入射,按不同的“界面”规划,反射和折射光能够纵朝向任何方向。反射角不一定等于入射角,反射光还能够被“反弹”回光源方向,而不是像正常的状况那样折向远离光源方向。这便是平面镜能够有哈哈镜的作用的原因。
这项效果9月2日宣布在美国新一期《科学》杂志上,榜首作者虞南边现在在哈佛大学工程和使用科学学院做博士后研讨,虞南边2004年本科毕业于北京大学电子学系,2009年在哈佛大学获博士学位。
使用界面来操控光束不同部分的时延是一个具有改造含义的概念。虞南边告知新华社记者,他们已用这种人工界面产生了“光涡旋”,这种奇特的光束在空间里螺旋行进,因此可拿来操作旋转细小的悬浮颗粒。他估计,这一概念将衍生出一系列有用的光学元件,比方能够纠正相差的超薄平面聚集镜片、能够收集大范围入射阳光的太阳能会聚设备。哈佛大学现在已就这一效果提出专利申请。(来历:新华网 任水兵)