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摘要:镜子,墙上的镜子,光和物质到底是如何混合的科学家们早就知道光具有动量,并对其撞击的物体施加力。)然后,研究人员将激光束射入镜子,并使用声学传感器来监听光撞击表面时产生的波“这就像是光造成的锤击,”Poar告诉《生活科学》。目前,科学家们对动量如何从光转移到物质有一些想法,Poar说,苏格兰人物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在1873年首次提出光在电磁场中携带动量。
镜子,墙上的镜子,光和物质到底是如何混合的
科学家们早就知道光具有动量,并对其撞击的物体施加力。但由于这种动量太小,实验还无法准确观察它对物质的影响。
为了寻找答案,一个国际研究小组在一项新的研究中转向了镜子。”这项研究的主要作者、斯洛文尼亚卢布尔雅那大学机械工程系助理教授托马季波季亚尔(TomažPožar)在一篇有趣的类比文章中写道,这面镜子总是讲真话,他引用了自己创造的“白雪公主和七个小矮人”,并将其送往生命科学领域。[那是什么?你的物理问题回答了]
,虽然Požar和他的团队没有与镜子交谈,但他们确实认真地倾听了镜子被光束击中时的反应。他们把工作原理类似于医学超声波的声学传感器安装在装有隔热板的镜子上。(加热可以产生弹性波,这会阻碍他们试图研究的信号:由动量产生的弹性波。)
然后,研究人员将激光束射入镜子,并使用声学传感器来监听光撞击表面时产生的波“这就像是光造成的锤击,”Požar告诉《生活科学》。
这些微小的波引起了“声音”,或者说是反射镜原子间的微小运动。波žar说,他们发现的最小位移量约为40毫米,约为原子核的四倍,
在这项实验之前,科学家只能测量光如何将动量转移到整个物体上,波žar说。但这种新 ... 使他们能够看到这种力是如何分布在整个材料中的。Požar说,虽然先前的研究预测光通过将动量沉积到不同的弹性波中来移动物质,但现在有实验证据表明它确实移动了。
目前,科学家们对动量如何从光转移到物质有一些想法,Požar说,
苏格兰人物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在1873年首次提出光在电磁场中携带动量。他的方程式和其他一些方程式构成了电磁学的基础。”每个人都同意麦克斯韦的电磁方程“以及动量和能量守恒定律,”Požar说。但是不同的科学家对光的力量如何分布在整个物质中有自己的看法。
一个著名的例子就是所谓的亚伯拉罕-明可夫斯基争论,这是德国物理学家麦克斯-亚伯拉罕和德国数学家赫尔曼-明可夫斯基之间的争论。亚伯拉罕认为光子的动量应该与“折射率”成反比,折射率是描述光如何穿过一种物质的一个数字,而明科夫斯基认为它应该是直接相关的。
,尽管新的研究还没有确定哪一个假设是正确的,研究人员希望能对这一实验过程进行微调,并将其应用于液体和其他材料中,最终找出答案。
Požar继续用他的类比:是白雪公主还是邪恶的皇后?”是亚伯拉罕提出的公式主义吗?也许是明科夫斯基建议的那个?或者是爱因斯坦的名字……或者是一个无名的科学家的名字有一天会出现在所有的教科书上?”早在1619年,德国天文学家、数学家约翰内斯开普勒就提出,彗星的尾巴似乎总是指向远离太阳的方向,因为太阳的光对它施加压力。
理解光动量背后的物理,很可能会让开普勒兴奋不已,但它也会有一些实际应用。例如,可以优化光镊,使其对处理的微小有机物体施加的力最小。或者可以制造太阳帆,利用太阳的能量在银河系中航行研究人员于8月21日在《自然通讯》杂志上报告了他们的发现。
最初发表在《生命科学》杂志上。
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