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澳科學(xué)家首次逆轉(zhuǎn)多普勒效應(yīng)有助研制隱形斗篷

2011-03-14 10:27:03  來源 : 新浪科技


研究人員成功逆轉(zhuǎn)了藍(lán)色和紅色波長之間的多普勒頻移變化。他們表示這一研究突破能夠幫助研發(fā)隱形斗篷技術(shù)　
研究人員成功逆轉(zhuǎn)了藍(lán)色和紅色波長之間的多普勒頻移變化。他們表示這一研究突破能夠幫助研發(fā)隱形斗篷技術(shù)

??? 據(jù)澳大利亞廣播公司(ABC)報道，澳大利亞科學(xué)家首次成功逆轉(zhuǎn)光學(xué)多普勒效應(yīng)，這一進(jìn)步有助于研制隱形斗篷。多普勒效應(yīng)具體是指，無論什么時候，只要觀察者和光波源之間存在相對移動，光波的頻率便會發(fā)生改變。

??? 絕大多數(shù)人印象中的多普勒效應(yīng)往往與聲音有關(guān)，例如警車汽笛隨著與聽者距離之間的變化發(fā)生的聲調(diào)改變，距離越近，汽笛頻率越高，距離越遠(yuǎn)，頻率 越低。光線以類似的方式發(fā)生改變。當(dāng)物體和觀察者距離不斷靠近時，光頻逐漸提高，從紅色波長變成藍(lán)色波長。隨著光源距離觀察者越來越遠(yuǎn)，光頻逐漸降低，從 藍(lán)色變成紅色。

??? 根據(jù)《自然·光子學(xué)》雜志7日刊登的一篇研究論文，來自墨爾本斯維本科技大學(xué)和上海理工大學(xué)的研究人員成功逆轉(zhuǎn)了這種效應(yīng)，這種逆轉(zhuǎn)無法在自然 條件下發(fā)生。具體地說，物體和光波探測器距離逐漸靠近時，他們能夠遏制光頻從藍(lán)色波長變成紅色波長，反之亦然。墨爾本斯維本科技大學(xué)微光子中心教授古敏 (Min Gu，音譯)表示：“這是第一次在光學(xué)領(lǐng)域逆轉(zhuǎn)多普勒效應(yīng)。”

??? 英國此前進(jìn)行的研究顯示，這種現(xiàn)象在微波條件下能夠成為一種可能。自上世紀(jì)60年代以來，科學(xué)家便懷疑能夠用光波逆轉(zhuǎn)多普勒效應(yīng)，但他們一直未 能研發(fā)出證明這種推測的技術(shù)。通過用硅研制一種人造納米結(jié)構(gòu)晶體——被稱之為“光子晶體”，澳大利亞的研究人員做到了這一點。古敏說：“借助于我們的超級 棱鏡，散射的光線數(shù)量是使用標(biāo)準(zhǔn)牛頓棱鏡的兩倍。大角度能夠讓棱鏡的折射率——這種特性決定光線穿過棱鏡的速度——發(fā)生相反的變化，也就是負(fù)折射率。”

??? 自然界的所有物體都是正折射率。也就是說，無論什么時候，在與觀察者之間存在相對移動時，它們都會產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)多普勒效應(yīng)。古敏說：“借助于研制這種人造物質(zhì)使其擁有負(fù)折射率，我們能夠逆轉(zhuǎn)這種自然現(xiàn)象。”

??? 接受采訪時，斯維本大學(xué)高級研究員、研究論文合著者賈寶華(Baohua Jia，音譯)解釋了這種現(xiàn)象。她說：“舉例來說，如果將一根棍子放在水里，你會看到棍子發(fā)生彎曲。如果是一種擁有負(fù)折射率的物質(zhì)，這種彎曲恰恰相反。這 是一種反直覺的現(xiàn)象。”通過向光子晶體“超棱鏡”發(fā)射激光束并改變棱鏡與探測器之間的距離，研究人員打造了相反的多普勒效應(yīng)。

??? 研究人員表示，能夠逆轉(zhuǎn)多普勒效應(yīng)是一個鼓舞人的信號，有助于未來研發(fā)隱形斗篷技術(shù)。隱形斗篷能夠有效彎曲周圍的光線，進(jìn)而達(dá)到隱形目的。古敏指出，這項技術(shù)最終成為現(xiàn)實的速度可能超過絕大多數(shù)人的想象。目前，美國研究人員已經(jīng)在微尺度下實現(xiàn)隱形。

??? 逆轉(zhuǎn)技術(shù)可能用于光學(xué)通訊和醫(yī)學(xué)成像。賈寶華表示，他們目前已經(jīng)演示逆轉(zhuǎn)多普勒效應(yīng)背后的基礎(chǔ)物理學(xué)原理?！斑@篇論文并不是要強(qiáng)調(diào)潛在應(yīng)用價 值，而是說明我們能夠通過研制這種擁有負(fù)折射率的人造物質(zhì)實現(xiàn)這種逆轉(zhuǎn)。雖然事先就知道可能做到這一點，但真正觀察到這種現(xiàn)象時，你還是難免產(chǎn)生興奮?！?/div>

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