最新發現： 光線能以螺旋方式傳播
2019-07-03
2017
光線螺旋方式傳播
近日，據物理學家組織網的報道，來自西班牙和美國的科學家組成的一個國際科研團隊宣布，他們發現了光的一種新特性——自扭矩特性。在他們發表在《科學》雜志上的論文中，該小組描述了他們如何碰巧發現新特征及其可能的用途。
光擁有的一些眾所周知的特性，如波長、自旋等。最近，研究人員發現光也可以扭曲，這種屬性叫做角動量。
據報道，具有高度結構化角動量的光束具有軌道角動量（OAM），并且被稱為渦旋光束。它們看起來像一個圍繞共同中心的螺旋線，當它們撞擊一個平坦的表面時，它們看起來像圓環形。在這項新的研究中，研究人員正在使用OAM光束，因為他們發現光的行為方式是前所未有的。
實驗中，研究人員首先朝氬氣云發射兩束激光，這樣做迫使光束重疊，它們連接起來并作為單個光束從氬氣云的另一側釋放出來，結果形成了一種渦旋光束。研究人員想弄清，如果激光擁有不同軌道角動量且它們稍微不同步時會發生什么。實驗最終產生了一束看起來像開瓶器、且扭曲情況逐漸變化的光束。當這束光撞到一個平坦表面時，它看起來像一輪新月。
研究人員指出，從另一個角度來看，光束前方的單個光子圍繞其中心軌道運行的速度比光束背面的光子慢得多，研究人員此項發現稱為自扭矩。這一屬性此前從未被人預測過。
光線的傳播方式有哪些
光是一個物理學名詞，其本質是一種處于特定頻段的光子流。光源發出光，是因為光源中電子獲得額外能量。如果能量不足以使其躍遷到更外層的軌道，電子就會進行加速運動，并以波的形式釋放能量。如果躍遷之后剛好填補了所在軌道的空位，從激發態到達穩定態，電子就不動了。否則電子會再次躍遷回之前的軌道，并且以波的形式釋放能量。
光在同種介質中沿直線傳播。小孔成像、日食和月食還有影子的形成都證明了這一事實。
撇開光的波動本性，以光的直線傳播為基礎，研究光在介質中的傳播及物體成像規律的學科，稱為幾何光學。在幾何光學中，以一條有箭頭的幾何線代表光的傳播方向，叫做光線。
幾何光學把物體看作無數物點的組合（在近似情況下，也可用物點表示物體），由物點發出的光束，看作是無數幾何光線的集合，光線的方向代表光能的傳遞方向。幾何光學中光的傳播規律有三：
（1）光的直線傳播規律已如上述。大地測量也是以此為依據的。
（2）光的獨立傳播規律。兩束光在傳播過程中相遇時互不干擾，仍按各自途徑繼續傳播，當兩束光會聚同一點時，在該點上的光能量是簡單相加的。
（3）光的反射和折射定律。光傳播途中遇到兩種不同介質的分界面時，一部分反射，一部分折射。反射光線遵循反射定律，折射光線遵循折射定律。
