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以色列特拉維夫大學的科學家首次證明了向前傳播的光的迴流。這種現象是50年前由量子物理學家提出的,此前從未在任何實驗中得到成功證明。

光與量子粒子的相似之處在於兩者都可以由干擾波構成。這種結構中將多個波形加在一起以產生一個新波形,這種結構被稱為疊加。如果構造了所有向前傳播的特殊波疊加,則整個波可以實現所謂的“光學回流。”

特拉維夫大學電氣工程學院物理電子學系的阿隆·巴哈巴德博士解釋說:“這種光的迴流現象非常微妙,需要對粒子狀態進行精確控制,因此半個世紀以來遲遲無法在實驗中獲得證明。這種現象揭示了由波組成的光系統的不直觀行為,無論它是量子力學中的粒子還是光束。我們的實驗可以通過發射鐳射束並誘導從鐳射源前面的給定點向鐳射源向後傳播的訊號來幫助科學家。這對於需要小體積的光場進行精細控制的情況也很重要,例如用於移動小顆粒的光學顯微鏡,感測和光學鑷子。”

在他們的實驗中,科學家將光束分解並重新組裝成以相對於軸為正角傳播的光波的形式出現。他們必須非常仔細地構造不同的光束,併為其強度和延遲提供精確的值。一旦建立了疊加,就設定一個小縫並垂直於光束移動,以有效地測量光束在不同位置的方向。

從縫隙逸出的光在大多數位置都以正角移動時顯示出來。但是在某些位置,逃離狹縫的光以負角傳播,即使射向狹縫另一側的光是由全部以正角傳播的光束疊加而成。

巴哈巴德博士說:“我們使用全息術清楚地顯示了迴流效應。我們意識到,在某個時候,我們可以利用先前的次振盪的數學現象研究,幫助我們設計迴流的光束。總而言之,如果以一種特殊的方式構造全部沿一個方向傳播的干擾波,並且您要測量整個波在特定位置和時間的傳播方向,您可能會發現波向後傳播。該波可以使用量子力學描述粒子。這種令人驚訝的行為違反了我們從巨集觀物體運動的日常經驗中獲得的任何直覺。儘管如此,它仍然遵守自然法則。”

《光學》科學期刊刊登了這篇報告。

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