有一種光,可以穿透任何物體

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在現實生活中,光幾乎無處不在,這是我們眼睛能看到東西的基礎。光線分散在物體上,無法穿透物體,形成陰影。幾天前,研究人員創造了一種特殊的光波——它們甚至可以穿透不透明的物質,就好像物體根本不存在一樣。

為什麼糖不透明?‘’因為穿過一片糖的光是分散的,改變的,並以一種非常複雜的方式偏轉。有一種非常特殊的光波不適用於此:對於任何特殊的無序介質(如剛才提到的方糖),這種光波可以構造一個定製的光束,使它不會被這種介質改變,而只會被衰減。因此,光束可以穿透介質,並在介質的另一側投射一個斑點,其形狀與根本不存在的介質的形狀相同。科學家稱它為‘’散射不變光模式‘’。

有一種光,可以穿透任何物體

TU維也納理論物理研究所的Stefan Rotter教授與他的團隊一起正在開發描述這種光散射效應的數學方法。作為光散射介質,研究團隊使用了一種完全隨機排列的奈米顆粒的不透明白色粉末——氧化鋅。

研究人員先透過氧化鋅粉末發出非常特殊的光訊號,並測量它們如何到達其後面的檢測器。由此可知該介質如何改變任何其他光波,從而確切地計算出該氧化鋅層改變的波型,就像這一層薄薄的氧化鋅粉末中完全發生沒有光波散射一樣。

在實驗中,研究人員發現氧化鋅實際上根本不會改變這些光波的形狀,只是讓光波的整體強度稍微變弱。

儘管這些散射不變數光模式很特殊,也很罕見,但在理論上可能存在的光波數量無限的情況下,人們還是可以找到很多這樣的光模式。而如果你把這些散射不變數光模式中的幾種以合適的方式組合起來,又會得到一個散射不變數的波形。

有一種光,可以穿透任何物體

散射不變光模式也可以用於成像過程。醫學上常用的X射線用由於波長較短,因此可以穿透我們的面板,觀察人體內部情況。但是,光波穿透物件的方式不僅取決於波長,還取決於波形, 論文作者Matthias Kühmayer說,“如果要將光聚焦在物件內部的特定點上,那麼我們的方法將帶來全新的可能性。我們能夠證明,使用我們的方法,氧化鋅層內部的光分佈也可以得到專門控制。”

這對於生物實驗來說可能會很有趣。未來科學家或許能夠透過在非常特定的點引入光線,以深入觀察細胞內部。

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