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操控光散射或让不透明材料变透明

2014/11/12 9:09:42

  所有物体的颜色取决于光在其表面发生的散射方式。通过操控光散射,控制从物体穿过和反射的光的波长,就能改变它们的外观。据物理学家组织网近日报道,最近,法国科学家开发出一种操控光散射的新方法。按他们的理论,在大量相互作用的量子发射器中会产生复杂的双极—双极耦合作用,由此会使一些不透明材料变得透明。相关论文发表在最近的《物理评论快报》上。

  “本研究的重要意义在于发现了一种非常整齐的现象,称为双极—诱导电磁透明性(DIET),可用来控制光在光激活介质中的传播。”论文合著者、巴黎第十一大学教授埃里克·查伦说,“我们揭示了光在纳米系统中的散射机理,是二能级原子/分子之间强烈耦合产生了整体反应,改变材料参数就能操控这种反应。只需适当调整构成材料的原子/分子的相对密度,就能把一种不透明介质在给定频率光照下变得透明。”

  在光激活介质中,每个原子或分子都是一个“量子发射器”。科学家解释说,由于电子分布不均匀,量子发射器都有两极,一边为正一边为负。每个发射器经受的电磁场不仅取决于射到它表面的光束,还有它所有邻居辐射的全部电磁场。在量子发射器的密集“蒸气”中,会产生很强的双极—双极耦合,其整体效果会带来光与物体相互作用的增强。

  研究人员从理论上证明了在密集蒸气中,这种强双极—双极作用是可以被操控,由此可以控制其产生的散射光的光谱属性,在特定频率下介质可能变透明,且一定程度上可控。

  从根本上说,DIET来自量子发射器电磁波之间的退相干,而电磁诱导透明性(EIT)也是基于退相干,但是由激光而不是双极—双极相互作用引起的。研究人员希望DIET也有许多类似EIT的用途,通过与介质相互作用产生慢速光或停止光,慢速光可用于信息传输、交换和高分辨率光谱仪等;而在阿秒(10-18秒)物理学领域,DIET有望用来在致密原子或分子气体中产生高协波。

  “我们的近期目标是在多能级原子或分子系统中寻找观察DIET。”查伦说,“DIET为减慢光速提供了另一种方式,将来我们打算用DIET来研究慢速光,探索其用于信息处理方面的应用。”

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