Forskere Sprængte Spejle Med Lasere For At Lytte Til Lys

{h1}

Lys har momentum, og forskere kan høre det.

Spejl, spejl på væggen, hvordan tændes lys og materiel alligevel?

Forskere har i et stykke tid kendt, at lyset har momentum og udøver kraft på det, det rammer. Men fordi denne momentum er så lille, har eksperimenter ikke været i stand til at observere præcis, hvordan det påvirker materien.

På søgning efter svar vendte en international forskergruppe sig til spejle i en ny undersøgelse. "Spejlet fortæller altid sandheden," sagde Tomaž Požar, hovedforfatteren af ​​studiet og assisterende professor i maskinteknik ved universitetet i Ljubljana i Slovenien i den legende analogi, der refererer til "Snehvide og de syv dværge", som han oprettet og sendt til WordsSideKick.com. [Hvad er det? Dine fysiske spørgsmål besvaret]

Selvom Požar og hans team ikke havde en samtale med spejlet, lyttede de opmærksomt på, hvordan det reagerede, da det blev ramt med en stråle af lys. De vedhæftede akustiske sensorer, som fungerer på samme måde som en medicinsk ultralyd, til et spejl udstyret med et varmeskærm. (Opvarmning kan skabe elastiske bølger, der ville hæmme det signal, de forsøgte at studere: de elastiske bølger skabt af momentum.)

Derefter skød forskerne laserstråler ind i spejlet og brugte de akustiske sensorer til at lytte til de bølger, der blev skabt som lyset ramte overfladen. "Det er som en hammerslagsslag lavet af lys", sagde Požar til WordsSideKick.com.

Disse små bølger forårsagede "lyde" eller små bevægelser blandt spejlets atomer. Den mindste forskydning de fandt var omkring 40 femtometre, hvilket er omkring fire gange størrelsen af ​​kernen af ​​et atom, sagde Požar.

Før dette eksperiment kunne kun forskere måle, hvordan lys ville overføre momentum til et objekt som helhed, sagde Požar. Men denne nye metode tillod dem at se, hvordan denne kraft er fordelt gennem materialet. Og selv om tidligere undersøgelser forudsagde, at lyset flytter sig ved at deponere momentum i forskellige elastiske bølger, er der nu eksperimentelt bevis for, at det gør, sagde Požar.

I øjeblikket har forskere en håndfuld ideer om, hvordan momentum overføres fra lys til materiale, sagde Požar.

Den skotske fysiker James Clerk Maxwell var den første til at foreslå, i 1873, at lyset bærer fart i sine elektromagnetiske felter. Hans ligninger sammen med nogle få andre danner grundlaget for elektromagnetisme. "Alle er enige om Maxwells ligninger af elektromagnetisme" og de love, der siger momentum og energi, bevares, sagde Požar. Men forskellige forskere har deres egne synspunkter om, hvordan lysstyrken fordeles over hele materien.

Et berømt eksempel er den såkaldte Abraham-Minkowski kontrovers, et argument mellem den tyske fysiker Max Abraham og den tyske matematiker Hermann Minkowski. Abraham foreslog, at en fotons momentum skulle være omvendt relateret til "brydningsindekset", et tal, der beskriver, hvordan lyset bevæger sig gennem et materiale, mens Minkowski foreslog, at det skulle være direkte relateret.

Skønt den nye undersøgelse endnu ikke har bestemt, hvilken hypotese der er korrekt, håber forskerne at finjustere og anvende denne eksperimentelle procedure i flydende og andre materialer for så vidt at finde ud af det.

Požar fortsætter i sin analogi: er det snehvid eller den onde dronning? "Er den formulering foreslået af Abraham? Måske den ene foreslået af Minkowski? Eller er det den ene af Einstein... Eller en endnu anonym videnskabsmand, hvis navn vil være en dag i alle lærebøger?"

Så langt tilbage som 1619 foreslog tyske astronom og matematiker Johannes Kepler, at en komet hale tilsyneladende altid pegede væk fra solen, fordi solens lys var presset på det.

Forståelse af fysikken bag lysmomentet ville sandsynligvis have spændt Kepler, men det ville også have nogle praktiske anvendelser. Optisk pincet kan for eksempel optimeres for at udøve den mindste kraft på de små organiske objekter, de håndterer. Eller store solsignaler kunne skabes til at sejle gennem galaksen på solens energi.

Forskerne rapporterede deres resultater 21. august i tidsskriftet Nature Communications.

Oprindeligt udgivet den WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com