科學家首次繪制光線穿過小孔發生衍射圖

　　新浪科技訊 北京時間5月12日消息，據國外媒體報導，光的直線傳播是有其局限性的，當光線穿過尺寸比其波長還要微小的小孔時，就會發生非常明顯的衍射現象。一個由多國科學家組成的研究小組日前稱，他們最近首次繪制出光是如何穿過小孔並發生衍射現象的。

　　從長遠來看，此次研究還預示著太拉赫顯微鏡學和太拉赫光譜學的重大進步，前者是一種潛在、有趣的新型成像技術，後者是使用光來鑒別物質微小數量的一項技術。最新出版的一期《光學快報》雜誌將詳細刊登他們的最新發現。

　　物理學告訴我們，要讓光通過一個比光的波長一半還小的小孔異常困難。在同事們的幫助下，代夫特理工大學的研究人員們成功地利用太拉赫輻射進行了實驗，實驗中用到的這種太拉赫輻射是頻率接近1012赫茲的遠紅外光。利用這種輻射，研究人員們可以測量穿透光在小孔附近的電場力，而不是平常所測量的穿透光的強度，因為光的電場值更能揭示光在此種情況下的表現。通過使用鐳射束測量小孔附近晶體的折射率，研究人員們以極高的精確度測量出了電場力的大小。由於晶體的折射率在不同的電場中的折射率略有不同，因此研究人員們可以通過測量折射率的變化程度，得出光在小孔附近電場力的值。

　　代夫特理工大學的普蘭肯說：『由於技術條件不夠，因此以前從未有人對這個過程進行過測繪。』該實驗被稱為『鮑卡姆普模型』，以荷蘭飛利浦公司的一位研究員命名，他 於1950年創造出了光穿過小孔的理論模型，實驗首次證實了這一研究結果。例如，根據鮑卡姆普的預測，電場強度在小孔的邊緣處最大，並且電場強度會隨著使用的太拉赫光的頻率的降低而降低。通過實驗研究人員們還發現，即使小孔比光的波長小50倍，仍有大量的光能穿過小孔，這使小孔附近的測量成為可能。這一技術還使研究人員們能夠記錄光穿過小孔的整個過程，從而可以通過放慢一萬億倍的速度來觀察光穿過小孔，以及光波以環形波狀向外移動的過程。

　　普蘭肯及其同事的這些新發現不僅是基礎科學角度的重大成果，還將有助於研發太拉赫顯微鏡學的使用。從長遠來看，普蘭肯希望使用微型小孔作為改進的太拉赫光源，這些光源孔越小，利用太拉赫顯微技術成的像就越清晰，測量物質微小數量就越容易。太拉赫輻射(頻率約1012赫茲)是一種電磁輻射，它正日益頻繁地用 於圖像創建。例如，許多材料，如紙、布和塑膠都會阻止可見光，卻在太拉赫輻射面前呈透明狀。

　　光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時，就會發生離開直線路徑繞道障礙物陰影里去的現象。產生衍射的條件是：由於光的波長很短，只有十分之幾微米，通常物體都比它大得多，但是當光射向一個針孔、一條狹縫、一根細絲時，可以清楚va看到光的衍射。當狹縫很寬時，縫的寬度遠遠大 於光的波長，衍射現象極不明顯，光沿直線傳播，在屏上產生一條跟縫寬度相當的亮線；但當縫的寬度調到很窄，可以跟光波相比擬時，光通過縫後就明顯偏離了直線傳播方向，照射到屏上相當寬的地方，並且出現了明暗相間的衍射條紋，紋縫越小，衍射範圍越大，衍射條紋越寬。(劉妍)