ضوء عندك زخم الفكرة ليست جديدة، ولكن في السنوات ال 150 الماضية، كانت الطبيعة الدقيقة للتفاعل الضوء مع المادة لغزا. وفي نشرت للتو في "طبيعة الاتصالات" ورقة مجلة، قد الباحثين تكشف عن واحدة من أحلك أسرار النور.
1. بحوث تاريخ ضغط الإشعاع خفيفة
كبلر عام 1619 في كتابه دي المذنب cometis يفصل بين الكواكب السفر مسار. | المصدر: ليندا قاعة المكتبة
في 1619، عالم الفلك الألماني الشهير وعالم الرياضيات كبلر أول مرة، والضغط من ضوء الشمس قد تكون سببا في ذيل المذنب يشير دائما بعيدا عن اتجاه الشمس. و"دي cometis" كتاب يفصل بين المسار الكواكب سفر المذنب (أعلاه). حول الشمس وجاء ثلاثة السكك الحديدية دائري مدار عطارد (Sphaera Mercurii)، مدار كوكب الزهرة (Sphaera الزهري)، مدار الأرض (Sphaera Tellurae)، وبقع من FIG الحانات قصيرة تمثل ذيل المذنب، فهي دائما بعيدا عن اتجاه الشمس.
هاير - بوب (مذنب هالي بوب، C / 1995 O1) هي واحدة من أكثر المذنب مشرق مذهلة في المدار الخارجي لكوكب المشتري اكتشف، وفترة عودتها هي 2533. ضغط الإشعاع الشمسي مثل أن الجليد في المذنب تبخرت لتشكيل الغاز ذيل طويل والغبار، لافتا بعيدا عن اتجاه الشمس. . | المصدر: E Kolmhofer، H راب، يوهانس كبلر المرصد، 4 أبريل 1997.
حتى عام 1873، وكان من المتوقع ماكسويل أن الضوء هو إشعاع الكهرومغناطيسي، وهذا الضغط هو الإشعاع من قوة الدفع الخاصة بها في ظل وجود حقول الكهرومغناطيسية.
عندما الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من سطح الجسم، الكهرومغناطيسي الصرف الزخم الزخم مع الكائن، وبالتالي تنتج الضغط المؤثرة على سطح الجسم، أي ضغط الاشعاع . إذا عمودي الزخم لطائرة من الإصابة، ثم التغير في الزخم بالضبط ضعف الزخم الحادث، مما أدى إلى وجوه سيكون الحادث الزخم مرتين (انظر أدناه).
شارك في تأليف الدراسة كينيث تشاو وقال: "قبل ذلك، ونحن لا تزال غير متأكد من كيفية تحويل هذا الزخم إلى القوة أو الحركة لأن الضوء يحمل زخم صغير جدا، ونحن حتى الآن لم حساسة معدات كافية. لحل هذه المشكلة ".
2. التجربة: كيف تحول الفوتون الزخم ويى لى
الآن، التكنولوجيا المحاصرين، تشاو وفرق البحوث الدولية من سلوفينيا والبرازيل وتحاول الكشف عن اللغز.
لقياس هذه المادة بين الفوتونات والتفاعلات الضعيفة جدا، يجب أن يكون الباحث تدخل والضوضاء في الخلفية إلى أدنى حد ممكن. وهي مجهزة مدمجة أجهزة الاستشعار الصوتي و الحاجز الحراري مرآة خاصة، صلبة عازل كمادة للمرآة، وتغطية سطح ZrO وSiO وبالتناوب فرضه طبقات مصنوعة من اثنين من المواد انعكاسية تصل إلى 99.93 الأفلام الهادفة إلى الحد من كمية الحرارة التي تولدها امتصاص أشعة الضوء.
التجريبية الإعدادات: المواد مرآة هي عازل صلب (الرمادي)، الذي يغطي سطح ZrO وSiO تشكيل طبقة رقيقة (الأخضر) من انعكاسية تصل إلى 99.93. عند المشع نبضة ليزر عموديا على المرآة، يتم إنشاء موجة مرنة (قوس الأحمر والأزرق) في المواد، وسرعة الصوت في انتشار مادية. | المصدر:
ثم، عندما معرضا للاشعاع نبضات الليزر على مرآة العمودية، والمواد سيكون له موجة مرنة ، كما تموجات مياه البركة، لأنها سوف تكون سرعة الصوت في انتشار المواد والشكل و بيكو (10 -12m ^) بناء على أمر من المسامير. والموجة الصوتية تتسبب في نزوح المادي ، حتى مع مساعدة من أجهزة الاستشعار الصوتي الحساسة والباحثين يمكن قياسها عن طريق الكشف عن تشريد المرآة قبل الموجة الصوتية سطح المرآة، وبالتالي تسجيل ضوء والهيئات التفاعل.
وقال تشاو: "نحن لا نستطيع قياس مباشرة زخم الفوتون، لذلك النهج الذي نتبعه هو بواسطة 'الاستماع' إلى المرآة من خلال تأثير الكشف عن موجة مرونة من زخم الفوتون . نحن بحثها على طول خصائص هذه الموجات، ويعود الزخم ليقيم في حتى ليزر النبض نفسه، والذي يفتح الباب أمام زخم الفوتون وفي نهاية المطاف تحدد المناطق الداخلية من المواد المحاكاة. "
انتشار الموجات المرنة في المرآة: التشعيع نبض الليزر على سطح المرآة، (ز) توليد أول موجة الابتدائية (الموجة الأساسية، P الموجة) و (ح) ثم دفعتين (موجة الثانوية، S الموجة)، ( توليد رايلي موجة (موجة رايلي، R-موجة)، والجزء السفلي من المرآة وصول موجة الابتدائية وينعكس مرة أخرى بعد ي)، وكذلك تشكيل الموجي أكثر تعقيدا (كوالا لمبور إلى). | المصدر:
الضغط البصري الإشعاع الناجم عن انتشار موجة مرونة في المواد، مما تسبب في عمودي الإزاحة إلى السطح من المواد (ض الاتجاه). النزوح العمودي والسلبية الحرارية يكتشف الاستشعار موجة الصوتية أن آثار أخرى من التجربة، نتيجة محاكاة للضغط الإشعاع إلى المصدر الوحيد للطاقة الأمواج الصوتية متماسكة، ومما يدل على ذلك، يسبب الإشعاع ضغط السطح هو النزوح المطلق العمودي للعامل مهيمن بدلا من ذلك تمتص الحرارة أو قوى أخرى.
هذا الاكتشاف مهم لتعزيز فهمنا الأساسي للضوء، في حين أشار تشاو أيضا إلى التطبيق العملي للضغط الإشعاع.
3. التطبيق العملي
"تخيل ركوب على متن يخت الكواكب الشمسية السفر يحركها الشراع إلى النجوم البعيدة، أو هنا على الأرض، وضعت يمكن ملاقط بصرية مجهرية تجميع الجهاز."
(من اليسار) ايكاروس اليابان هو أول الشراع الشمسي في العالم مدفوعا كاشف، فإنه يعتمد على أشعة الشمس طائرة ورقية الكواكب متسارعة. جعلت اسمها الإنجليزية اختصار ايكاروس، وهذا هو، إيكاروس، الأساطير اليونانية، وجناحيه الشمع نحو الشمس توبا، تطير على ارتفاع عال، والمباراة النهائية لأنها قريبة جدا من الشمس ذاب أجنحة الشمع، وسقوط البحر . (يمين) كما يرى من الهلال ايكاروس لكوكب الزهرة. | المصدر: أندريه Mirecki وجاكسا
"نحن لم تسر إلى هذا الحد، ولكن وجدت أن هذا العمل هو خطوة مهمة، وأنا أتطلع إلى الخطوة التالية حيث سوف يستغرق منا."
المصدر المرجعي:
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05706-3
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-08/uobc-rsa081718.php
https://www.sciencealert.com/photon-momentum-radiation-pressure-measured-light-matter-interaction
