国外科学家发明可见光折射率为零的装置

第一篇：国外科学家发明可见光折射率为零的装置

国外科学家发明可见光折射率为零的装置

在真空中，光大约以3亿米/秒的速度传播。而在诸如玻璃等物质中，其传播速度会变慢。但是，科学家们能使用奇怪的方法操纵光和物质的交互作用，来调整光的折射率，例如使其变成负数，这样能带来光的弯曲。现在，荷兰原子和分子物理学研究所物理学家AlbertPolman、美国宾夕法尼亚大学电气工程师NaderEngheta及其同事们实现了一个非常奇特的“壮举”。

一个由物理学家和工程师组成的研究小组日前宣称，在一个纳米尺度的装置内，可见光的速度能达到无限快。当然，该小发明并不会带来瞬时通信，爱因斯坦相对论中提出的著名速度限制也仍然有效，但是，这个小东西将有各种各样的用途，包括在一种光学电路中充当一个要素。

在真空中，光大约以3亿米/秒的速度传播。而在诸如玻璃等物质中，其传播速度会变慢。但是，科学家们能使用奇怪的方法操纵光和物质的交互作用，来调整光的折射率，例如使其变成负数，这样能带来光的弯曲。

《科学》杂志在线报道称，现在，荷兰原子和分子物理学研究所物理学家AlbertPolman、美国宾夕法尼亚大学电气工程师NaderEngheta及其同事们实现了一个非常奇特的“壮举”。

他们发明了一个微小装置，在这里，可见光的折射率为零，因此，光波以一个特别的波长快速传播，速度甚至达到无限快。

这个装置包含一个85纳米厚、2000纳米长，被银环绕的绝缘二氧化硅矩形杆，光通常无法穿透这个矩形杆。结果是形成了一个被称为波导的光传送空间。

研究人员还做成了二氧化硅宽度从120纳米到400纳米的不同装置，并将研究成果发表在了《物理评论快报》上。

这里，光的表现不同，因为电磁场必须服从确定的“边界条件”。一般而言，对向传播光波的高峰和低谷重叠，就产生了明亮和黑暗的条带。一旦截止波长正确，就会发生有趣的事情。那时整个波导被照亮，而不是产生条带状的图案。因此，光沿着波导的长度同步振荡。

之前，Engheta领导的研究小组也曾制造出较长波长辐射的零折射率。不过，在可见光上重复这项工作更加困难，因为设备太小而无法容纳光源。

因此，研究人员通过击中一个电子束在波导里产生所有波长的光，并且测量了泄漏的光量。研究人员发现，以特殊波长照射出去的光量取决于电子束是否进入某一点，这里对于这个波长来说可能有一个光亮或黑暗的点。因此通过沿着波导扫描电子束，并检测输出量，研究人员追踪了每个波长的光图像。

为何这一现象没有违反相对论?因为光有两种速度，Engheta解释道。“相速度”是指一个给定波长传播速度多快，而“群速度”指的是光运送能量或信息的速度有多快。而只有群速度必然比光在真空中传播的速度慢。

这个设备将有多种用途，Engheta说，它能够帮助制作出期望中的纳米级光学电路导管。

一批这样的波导甚至能够制出一种有零折射率的疏松材料。但是，制造这种排列可能十分具有挑战性，美国佐治亚理工学院电气工程师WenshanCai说：“理论上很简单，但操作上很困难。”

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