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英国科学家发现明亮的光线存在黑暗面 |
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2/22/2008 11:41:00 AM
佳工机电网
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 激光粒子旋涡结构模型图
据国外媒体报道，英国的科学家近日称，他们最近在实验中发现了光的另外一种属性，即明亮的光线其实也存在黑暗的一面。
最近，英国格拉斯哥大学和布里斯托大学的研究人员发现了光的另一种属性，或者更准确地说是光的黑暗性。研究人员解释，自然光域中穿插着黑暗线，这些黑暗线形成了看上去像光中黑点的光学旋涡。研究小组对这一现象进行了建模，结果发现黑暗线展示了带有布朗特性(随意性)的不规则碎片属性，并且这些光学旋涡的特性表现出了有助于科学家们联系不同物理学领域的通用性。许多人已经注意到激光斑点的现象，即当连贯的单色激光跳离一个粗糙表面，就会让该表面看上去呈斑点状。这些黑斑点是由自粗糙表面不同点反射而来的高度连贯的光波迭加所产生的干涉图形。有时，当观看者相对该表面移动时，这种斑点图形甚至会看上去发光闪烁。
在最新一期出版的《物理评论快报》上，英国研究人员详细描述了他们通过数值进行模拟和实验，以及研制迭加模型的过程，这种迭加可以产生黑暗光学旋涡。实验中，他们将直径为10毫米的氦氖激光束照射通过一个由毛玻璃制成的屏幕，产生了激光斑点。通过使用干涉计测量这些迭加，科学家们绘制了光学旋涡的三维图，并发现了2种旋涡。占黑暗旋涡约73%的无数旋涡线完全将光束过滤掉了，而剩下的27%的黑暗旋涡在旋涡线返回其小区域内的出发点时，就形成了闭环。
在进一步探究黑暗线时，研究人员发现这些黑暗线显示出了尺度不变的特性。换而言之，无论你放大多少倍，这些旋涡看上去没有任何变化——它们呈不规则碎片形。然后，研究人员凯文-赫勒朗表示，就当他与同事怀疑旋涡线是不是显示出不规则碎片属性时，他们惊讶地发现这种不规则碎片性具有布朗特性。他宣称，科学家们希望探究随意光域的拓扑面，如这些旋涡线打结或连接的频繁程度。有意思的是，研究人员们注意到，光学旋涡的这些属性(旋涡线的成环比率及其尺度不变性)非常类似宇宙弦的属性。根据宇宙弦格模型，早期宇宙中的宇宙弦是时空中非常纤细却很浓密的一维拓扑缺陷，与星系形成有关。科学家们认为这种相似性不可能只是一种巧合，他们表示，这些属性应该是所有光学领域的通性。
光可以被分为人造光和自然光。我们之所以能够看到客观世界中斑驳陆离、瞬息万变的景象，是因为眼睛接收物体发射、反射或散射的光。严格地说，光是人类眼睛所能观察到的一种辐射。有实验证明光就是电磁辐射，这部分电磁波的波长范围约在红光的0.77微米到紫光的0.39微米之间。波长在0.77微米以上到1000微米左右的电磁波称为“红外线”。在0.39微米以下到0.04微米左右的称“紫外线”。红外线和紫外线不能引起视觉，但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。所以在光学中光的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域，甚至X射线均被认为是光，而可见光的光谱只是电磁光谱中的一部分。
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