研究人员证明了光的逆向传播

研究人员证明了光的逆向传播

特拉维夫大学(TAU)的研究人员首次证明了向前传播的光的逆向传播。这种现象是由量子物理学家在50年前提出的,迄今为止从未在任何实验中得到成功证明。

领导了这项研究的TAU电气工程学院物理电子学系的阿隆·巴哈巴德(Alon Bahabad)博士解释说:“这种‘逆向传播’现象非常微妙,需要对粒子状态进行精确控制,因此其展示受阻了半个世纪。”。

“这种现象揭示了一个由波组成的系统的不直观行为,无论它是量子力学中的粒子还是光束。我们的演示可以通过发射激光束并在指定位置诱导激光向后传播。这可以用来帮助科学家探测大气。同时在需要对光场进行精细控制的小型化场景也是可行的,如光学显微镜、探测器和用于移动小颗粒的光镊。”巴哈巴德博士说。

这项研究于1月16日在Optica上发表,由巴哈巴德博士的研究生亚尼夫·埃利泽(Yaniv Eliezer)博士(现在去了耶鲁大学)和托马斯·扎卡里亚斯(Thomas Zacharias)完成。

光与量子粒子的相似之处在于两者都可以由干扰波构成。这种结构中将多个波形加在一起以产生一个新波形,这种结构被称为叠加。如果构造了向前传播的波的特殊叠加,则整个波可以实现所谓的“逆向传播”。

在他们的全息照相实验中,科学家将光束分解并重新组装成以相对于轴成正角度传播的光波的形式出现。必须非常仔细地构造不同的光束,并为其强度和延迟提供精确的值。一旦创建了叠加,就设置一个小缝并垂直于光束移动,以有效地测量光束在不同位置的方向。

研究人员证明了光的逆向传播

实验设计

从移动缝隙逸出的光在大多数位置时都以正角度显示出来。但是在某些位置,逃离狭缝的光以负角度传播,即使射向狭缝另一侧的光是由全部以正角度传播的光束叠加而成。

巴哈巴德博士补充说:“我们使用全息术来清晰显示逆向传播。我们在某些时候意识到,可以利用我们以前研究发现的被称为子振荡(suboscillation)的数学现象,以帮助我们设计的光束与回流。”

“总而言之,如果以一种特殊的方式构造全部沿一个方向传播的干扰波,并且您测量整个波在特定位置和时间的传播方向,您可能会发现波可以向后退。波可以用量子力学描述一个粒子。这种令人惊讶的行为违反了我们从宏观物体运动的日常经验中得出的任何直觉。尽管如此,它仍然服从自然规律。”


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