مشاوره رایگان تحصیلی
منو

نور خودش را در انحناهای دایره‌ای خم می‌کند

+ 238
رأی شما
- 94

پژوهشگران موفق شده‌اند در آزمایش‌هایی باریکه‌ی نور را خم کنند. این نتیجه کاربردهای زیادی از جمله در پزشکی دارد.

۵ سال پیش فیزک‌دانان نشان دادند انتشار انواع خاصی از باریکه لیزری می‌توانند در فضای آزاد مسیر‌های خمیده را دنبال کنند. این چنین رفتار غیر منتظره‌ای می‌تواند کاربرد‌های زیادی داشته باشد؛ از کاربرد برای نانو ذرات تا نابودی تومورهایی که دسترسی به آن‌ها دشوار است. اما قبل از آنکه این پدیده عجیب بتواند مفید واقع شود محققان با چالشی روبرو شدند که چطور نور را در زوایای به اندازه کافی بزرگ خم کنند تا بتواند مفید باشد. اکنون دو گروه مستقل این مشکل را حل کرده‌اند. در راستای همین پژوهش آن‌ها ادعا می‌کنند که خمش صوت و دیگر انواع امواج می‌تواند در آینده ممکن باشد.

ایده خمش نور از مکانیک کوانتومی الهام گرفته شد. درک این ایده در سال ۱۹۷۹ توسط میشاییل بری و ناندور بالاز روشن شد. آن‌ها نشان دادند که معادله شرودینگر می‌تواند بسته موج‌های «ایری۱» ذرات (که بدون یک نیروی خارجی شتاب می‌گیرد) را تأیید ‌کند. سپس در سال ۲۰۰۷ دیمتریوس کریستودولیز و همکارانش در دانشگاه Central Florida معادل اپتیکی یک بسته موج ایری را تولید کردند. این کار شدنی است چرا که معادله توصیف کننده باریکه‌های محور-موازی (باریکه‌هایی که در آن پرتو‌های تشکیل دهنده باریکه همگی تقریباً موازی با جهت انتشار باریکه منتشر می‌شوند) از نظر ساختار ریاضی با معادله شرودینگر یکسان است و تنها چندین پارامتر از قبیل جرم و ضریب شکست عوض شده‌اند.

گروه کریستودولیز باریکه لیزری با شکلی خاص تولید کردند که می‌توانست از پهلو خم شود (خودش شتابیده شود). این محققان کل باریکه لیزری را خم نکردند، بلکه ناحیه‌های با شدت بالا را خم کردند. برای این کار آن‌ها یک باریکه لیزری با پهنای معمول در حد چند سانتی‌متر را از یک وسیله تحت عنوان «مدول‌کنندهٔ فضایی نور» عبور دادند به طوری که فاز باریکه در هزاران نقطه در عرض پهنای باریکه را تنظیم کرد. بر خلاف تأثیر یک لنز که تمام پرتو‌های تشکیل دهنده باریکه را در یک نقطه کانونی می‌کند این مدول کننده، فاز نسبی پرتوهای باریکه را چنان تغییر داد که تداخلشان یک ناحیه با شدت بیشینه ایجاد کرد، به نحوی که از پهلو به شکل یک سهمی نرم در سرتاسر باریکه خم شده بود و در یک سمت آن نواحی کم‌سوتر بودند.

خمش نور به شکل یک سهمی: تئوری و آزمایش

ویژگی‌های جذاب

علاوه بر این خمش، الگوی شدت باریکه نیز دو ویژگی جالب دارد. یکی اینکه در هنگام انتشار باریکه پراشی وجود ندارد، به این معنی با انتشار باریکه پهنای هر ناحیه شدت به طور چشم‌گیری زیاد نمی‌شود. این مطلب برخلاف انتشار یک باریکه معمولی می‌باشد؛ چرا که در باریکه‌های معمولی حتی اگر پرتو‌های باریکه به شکل خوبی موازی شده باشند با انتشار باریکه بازهم پهن‌شدگی داریم. ویژگی عجیب دوم، خاصیت خود-ترمیمی این باریکه است. به این معنی که اگر بخشی از باریکه توسط اشیاء کدر مسدود شود آنگاه هر اختلالی به الگوی شدت باریکه می‌تواند به آرامی ترمیم شود همچنان که باریکه به سمت جلو منتشر می‌شود.

یکی از محدودیت‌های کار این گروه این است که باریکه‌های ایری می‌توانند در زوایایی کوچک در حدود ۱۵ درجه خم ‌شوند. این به این معنی است که آزمایش این گروه انحناهای تیز مورد نیاز برای کار کردن در مقیاس‌های نانومتر و میکرومتر را نمی‌تواند فراهم کند.

اما در آوریل امسال موردیچای سیگِف و همکارانش مجموعه‌ای از جواب‌های عمومی معادله‌ی ماکسول را به‌دست آوردند. طبق این جواب‌ها باریکه‌ای بدون پراشیدگی و غیرمحور-موازی بایستی وجود داشته باشد که می‌بایست در یک مسیر دایره‌ای شتاب بگیرد. یک ماه بعد دو گروه چنین باریکه‌هایی (باریکه‌هایی با قابلیت خمش ۶۰ درجه) را در آزمایشگاه تولید کردند. یکی از دو تیم به رهبری ژیانگ ژانگ از دانشگاه California بود و رهبری گروه دیگر را جان دادلی از دانشگاه Franche-Comte برعهده داشت.


نه تنها حرکت‌های دایر‌ه‌ای

اکنون دو گروه مستقل از هم به طور آزمایشگاهی و از روش نظری نشان داده‌اند که شتاب در مسیرهای غیر از دایره هم ممکن است. یک گروه به رهبری ژانگ از دانشگاه Berkeley می‌باشد به طوری که حرکت‌های بیضوی و سهموی را هم به روش تحلیلی و هم به روش آنالیز عددی دو بعدی مطالعه کردند. گروه دیگر به رهبری ریستودولیز حرکت بیضوی را با استفاده از آنالیز برداری ۳ بعدی (به روش عددی) مطالعه کردند. هر دو گروه از لیزرهای موج-پیوسته استفاده کردند (طول موج ۵۳۲ نانومتر برای گروه ژانگ و طول موج ۶۳۳ نانومتر برای گروه کریستودولیز) به طوری که نور لیزرها را به درون مدول کننده فضایی نوری تاباندند. تغییر فاز مورد نیاز این فرآیند با استفاده از برنامه‌های کامپیوتری خاص محاسبه می‌شود. در هر دو مورد گروه‌ها توانستند نور را در زاویه‌ای در حدود ۶۰ درجه خم کنند.

طبق گفته پنگ ژانگ عضو گروه Berkeley این مطالعات جدید می‌تواند کاربردهای زیادی داشته باشد. او می‌گوید که از این تکنولوژی می‌توان در پزشکی استفاده کرد به طوری که به پزشکان این اجازه را می‌دهد تا تومورهای پشت یک اندام را عکس‌برداری کنند و یا حتی از بین ببرند بدون آنکه به اندام آسیب برسد. همچنین خاصیت خود-ترمیمی باریکه می‌تواند بسیار مفید باشد، چرا که اجازه انتقال انرژی را به بافت های درونی می‌دهد، حتی درصورت وجود یک مانع بر سر راه آن.

علاوه بر این ژیانگ ژانگ می‌گوید که این رهیافت می‌تواند به هر سیستم موجی از قبیل موج‌های ماده، موج‌های الکترونی و یا حتی به موج‌های صوتی و غیره تعمیم داده شود. در حقیقت او خاطر نشان می‌کند گروهش به دنبال خمش صوت است. او باور دارد که با دستکاری فاز موج صوتی به کمک دستگاهی مشابه مدول کننده فضایی نور می‌توان انرژی صوت را در لبه‌ها جابه‌جا کرد.

جرومه کاسپاریان از دانشگاه  Genevaدر سوئیس که در این پژوهش سهیم نبوده است (اما به این تحقیق علاقه‌ دارد) می‌گوید که این دو گروه یک چارچوب کلی درست کرده‌اند که خمش نور در زوایای بزرگ را شرح داده و بنابراین پیش‌بینی می‌کند. اما در مقابل میشائیل بری از دانشگاه  Bristolبا این موضوع موافق نیست. او اعتقاد دارد که نویسندگان این موضوع را روشن بیان نمی‌کنند که در آزمایش مربوطه، آن‌ها باریکه‌ی نور را خم نمی‌کنند. جزئیات این آزمایش زیرکانه است و از طرفی متخصصان بدان علاقه دارند. با این حال او می‌گوید: با این که مقالات از نظر تکنیک به‌کار رفته جالب است اما تعجب‌ برانگیز نمی‌باشد، چرا که دارای ایده‌ی بنیادی جدیدی نیست.     

۱- Airy wavepacket، نوعی بسته موج است که برخلاف بسته موج گاوسی معروف، بدون پراکندگی آزادانه انتشار می‌یابد.

psi.ir

+ 238
رأی شما
- 94



www.HUPAA.com
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
محک
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● تحصیل در کانادا
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
مشاوره رایگان تحصیلی
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
راهنمایی برای انتخاب کتاب ریاضی و فیزیک (6 پاسخ)
سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور (4 پاسخ)
مقایسه فونون و فوتون (8 پاسخ)
پایان نسبیت اینشتین با حل دقیق معادلات خود او ( فیزیک مطلق) (26 پاسخ)
مطابق فیزیک مطلق، انبساط جهان توسط نیروی دافعه بین اجرام (7 پاسخ)
اثبات حیرت اور فیزیک مطلق بر اثر سیارات روی سینگال های زمینی (12 پاسخ)
حل معمای بزرگ دویصد سالۀ تاج خورشیدی با فیزیک مطلق (1 پاسخ)
سوال از تبدیل ماده به انرژی (24 پاسخ)
نمایی از کهکشان مارپیچی M101 (0 پاسخ)
مغناطیسه کردن یک سیال در حال عبور از یک لوله (0 پاسخ)
انفجار فیزیک توسط عدم برابری بار الکتریکی الکترون و پروتون (0 پاسخ)
دانشجویان فوتونیک و مهندسی اپتیک و لیزر خود را معرفی کنید (26 پاسخ)
بیگ بنگ و سیاهچاله ها (3 پاسخ)
فرمول برای تعیین قدرت عدسی (3 پاسخ)
نواحی در بسط لوران (19 پاسخ)
زمین تخت گرایان (117 پاسخ)
غبار و نور ستاره‌ای در سحابی M78 (0 پاسخ)
کاوشگر ژاپنی از یک سیارک نمونه‌برداری کرد! (0 پاسخ)
فشار برحسب واحد مارتینی (0 پاسخ)
معما های سخت (333 پاسخ)
خورشید در آرامش (0 پاسخ)
پاک شدن ویروس اچ‌آی‌وی پس از پیوند سلول‌های بنیادی (0 پاسخ)
واضح‌ترین عکس از اولتیما تولی (0 پاسخ)
تصاویر نجومی (1989 پاسخ)
بهترین سایت هایی که تا حالا رفتید اینجا قرار بدید (108 پاسخ)
آیا این یک پارادوکسه؟! (1 پاسخ)
کیهان و کائنات؛ فیزیک یا ریاضی؟ (9 پاسخ)
فیزیکدانان و شکار ذرات شبح‌وار (0 پاسخ)
اثر میدان مغناطیسی زمین در مدار زمین آهنگ چگونه است؟ (0 پاسخ)
در جستجوی جرم گمشده کیهان (0 پاسخ)
شاید “ماده تاریک” اصلا وجود نداشته باشد! (0 پاسخ)
۱۴ سال نگاه به ساعت برای اثبات نظریه نسبیت اینشتین (1 پاسخ)
پایان ۱۵ سال کاوش در مریخ (0 پاسخ)
سوال در مورد پرتاب موشک ماهواره بر و چرخش فیلم (1 پاسخ)
میدان دید عریض از خورشید گرفتگی (0 پاسخ)
تصویر های دانشیک (93 پاسخ)
“سیاهچاله‌ها” در کیهان نخستین چگونه شکل گرفتند؟ (0 پاسخ)
اندیس بالانویس (8 پاسخ)
نمای یک کهکشان از لبه (0 پاسخ)
کهکشان راه شیری واقعأ یک دیسک مسطح نیست! (0 پاسخ)
یادگیری فیزیک را از کجا شروع کنم؟ (4 پاسخ)
قانون پایستگی انرژی در مغناطیس (1 پاسخ)
دانشمندان راهی برای سنجش جاذبه مریخ یافتند (0 پاسخ)
آیا اعداد اول فرمول دارند؟ (36 پاسخ)
شروع یادگیری فیزیک برای علاقه مندان (27 پاسخ)
سینماتیک سطح شیبدار (8 پاسخ)
کشف یک کهکشان کوچک بصورت تصادفی (0 پاسخ)
اولین عکس از سیاهچاله تقریبا آماده است! (0 پاسخ)
دو ماشین اگر باهم برخورد کنن کمتر صدمه می‌بینند یا به دیوار؟ (62 پاسخ)
خازن باردار (5 پاسخ)
رد نظریه خمیدگی فضا و زمان (6 پاسخ)
برخی آزمایش‌های فیزیک و دلایل آنها (0 پاسخ)
مساحت قسمتی از سطح یک کره چطور محاسبه می‌شود؟ (9 پاسخ)
نیروی کشسانی فنر (2 پاسخ)
جریان ac و dc (2 پاسخ)
نظر شما درباره ی شکست تقارن ماده و ضد ماده (0 پاسخ)
سرعت اسپین الکترون (1 پاسخ)
خواص ذرات و تعمیمش به خواص جهان (0 پاسخ)
ایجاد خلا در لیوان توسط آتش (8 پاسخ)
آیا ریل‌های قطارهایی که مگلو نیستند هم آهنربا می‌شوند؟ (3 پاسخ)
مقالات فیزیک
خوردن قارچ‌های جادویی شما را خلاق‌تر می‌کند!
یادگیری این ترفند جالب ریاضی را از دست ندهید!
آیا جدول زمانی فرگشت را باید از نو نوشت؟
شواهدی از اجرام جدید در کمربند کویپر!
پایان زندگی ستاره‌های غول‌پیکر
چرا برخی از سال‌ها، دمای زمین بیشتر می‌شود؟
عواقب کم بودن فشار باد تایر اتومبیل
تصویری از جرم سرگردان میان‌کهکشانی!
آیا هوش‌مصنوعی به خودآگاهی خواهد رسید؟
دوقلوهای نیمه‌همسان چگونه به‌وجود می‌آیند؟
دندانی که درون بینی رشد کرده است!
ساخت اتم‌های ضدماده در آزمایشگاه
آیا فضاپیمای اسرائیلی با موفقیت به سطح ماه خواهد رسید؟!
راز هم‌ترازی اهرام مصر فاش شد!
شباهت جالب نئاندرتال‌ها با انسان‌های امروزی
اندازه‌گیری چگالی ماده‌ی تاریک در جهان
به تماشای واضح‌ترین عکس از اولتیما تولی بنشینید
به کمک نانوتکنولوژی، دید انسان افزایش خواهد یافت
مسابقه‌ی علمی هفتگی شماره‌ی ۱۸
تاثیر تغییرات آب و هوایی بر زندگی ماهی‌گیران!
چرا باید فرض کنیم حیوانات خودآگاهی دارند؟
گوش دادن به موسیقی خلاقیت را نابود می‌کند!
تلسکوپ گانیمد آغاز به‌کار کرد
سلول‌های چربی سفید، ساعت درونی خودشان را دارند
وزن کهکشان راه‌شیری چقدر است؟
ساخت ماده‌ی بیولوژیکی جدید در ابعاد میکروبی!
فرزند بیشتر روند پیری را کندتر می‌کند!
کشف قدیمی‌ترین کوتوله‌ی سفید در کیهان
تاثیر مهندسی سلول‌ها بر درمان سرطان
بی‌ام‌و سری۳ جدید، سربلند در اولین آزمایش بین‌المللی
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
نیکوتین چگونه یک سیگاری را معتاد می‌کند! (0+)
نسل جدید سلول‌های خورشیدی (0+)
تشکیل موج‌های آلفون در اطراف خورشید (0+)
ساخت یک ساندویچ در ابعاد مولکولی (0+)
مسابقه‌ی علمی هفتگی شماره‌ی ۱۵ (0+)
چرا ما سکسکه می‌کنیم؟ (0+)
نتیجه‌ی مخالفت با واکسیناسیون؛ رشد ابتلا به سرخک (0+)
نظریه‌ای برای شکل‌گیری سیاره‌ای فراخورشیدی (0+)
زنگ‌زدگی فلزات را فراموش کنید (0+)
کاوشگر پارکر مدار خود به‌دور خورشید را کامل کرد (0+)
تمرکز می‌تواند علائم یائسگی در زنان را کاهش دهد (0+)
کشف ۱۰۵ گونه‌ی جدید از باکتری‌های دستگاه گوارش (0+)
پروتئینی که به بروز زوال عقل کمک می‌کند (0+)
تاثیر جدول مندلیف بر علم امروزی (0+)
سیستم ایمنی بدن چگونه فکر می‌کند؟ (0+)
ادامه ...