مشاوره رایگان تحصیلی
منو

نور خودش را در انحناهای دایره‌ای خم می‌کند

+ 261
رأی شما
- 95

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

+ 261
رأی شما
- 95



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
زمان در مکانیک کوانتومی (0 پاسخ)
نگاهی نو به زمان (13 پاسخ)
مدار RLC (1 پاسخ)
سوالی پیش پا افتاده در تداخل ویرانگر دو موج نور (6 پاسخ)
نور و میدان مغناطیسی (1 پاسخ)
نوسانات کوانتومی (4 پاسخ)
تفاوت نیرو با انرژی چیست؟ (18 پاسخ)
تعریف فاصله در نسبیت و سازگاری نسبیت عام با مکانیک نیوتونی (20 پاسخ)
پایان نظریۀ نسبیت اینشین به تمام جهان اعلام می شود (10 پاسخ)
کهن‌ترین مولکول کیهان در فضا کشف شد! (0 پاسخ)
پایان نسبیت اینشتین با حل دقیق معادلات خود او ( فیزیک مطلق) (29 پاسخ)
اثبات حیرت آور فیزیک مطلق بر اثر سیارات روی سینگال های زمینی (17 پاسخ)
انفجار فیزیک توسط عدم برابری بار الکتریکی الکترون و پروتون (5 پاسخ)
نانوتکنولوژی و کاربردهای آن (1 پاسخ)
نسبیت، انرژی و ماده (2 پاسخ)
قانون فاراده (1 پاسخ)
هسته درونی عطارد جامد است (0 پاسخ)
آیا عینک‌های فوتوکرومیک هم جزو مواد هوشمند هستند؟ (0 پاسخ)
نسبیت در سرعت زاویه ای (6 پاسخ)
حرکت ذره باردار در دو میدان (4 پاسخ)
زمین تخت گرایان (131 پاسخ)
نخستین مریخ‌لرزه ثبت شد! (0 پاسخ)
بسط تیلور (6 پاسخ)
مشکل دهم ثانیه تایمر (15 پاسخ)
انتقال الکترون در جریان الکتریکی (2 پاسخ)
ساخت اولین قلب با چاپگر سه‌بعدی و رگ و پی انسانی (0 پاسخ)
آيا آهنربا ميدان خودرا از دست ميده؟ (36 پاسخ)
نیرویی که جسم به زمین وارد میکند (1 پاسخ)
نخستین عکس واقعی از افق رویداد سیاهچاله منتشر شد (0 پاسخ)
آیا در سیاه چاله نیروی گرانش به بینهایت میل میکند؟ (11 پاسخ)
نوشتن معادلات قیدی و دیفرانسیلی (2 پاسخ)
فیزیک مطلق و اثبات کاملا دقیق اشتباه بودن فرمول معروف انرژی (68 پاسخ)
اثبات قضیه استوارت و نقطه لومواین (4 پاسخ)
فشار برحسب واحد مارتینی (1 پاسخ)
اثبات قانون دوم نیوتن (15 پاسخ)
حرکت دورانی حول محور ثابت (5 پاسخ)
دانلود رایگان کتاب فیزیک هالیدی جلد 1 به زبان فارسی (25 پاسخ)
انرژی چیست؟ (1 پاسخ)
چرا آهنربا چوب رو جذب نمیکنه ولی آهن رو جذب میکنه؟ (4 پاسخ)
راهنمایی برای انتخاب کتاب ریاضی و فیزیک (8 پاسخ)
بهترین سایت هایی که تا حالا رفتید اینجا قرار بدید (112 پاسخ)
آیا اعداد اول فرمول دارند؟ (37 پاسخ)
آشيل و لاكپشت (29 پاسخ)
نواحی در بسط لوران (22 پاسخ)
مقایسه فونون و فوتون (8 پاسخ)
مطابق فیزیک مطلق، انبساط جهان توسط نیروی دافعه بین اجرام (7 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)
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)
غبار و نور ستاره‌ای در سحابی M78 (0 پاسخ)
کاوشگر ژاپنی از یک سیارک نمونه‌برداری کرد! (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)
مقالات فیزیک
بهتر است به خوردن ملخ عادت کنیم!
معجزه‌ی زغال‌اخته‌ی آبی در کنترل فشار خون
رکوردی که در مدار مریخ ثبت شد!
فرگشت انسان مدرن، از چه زمانی آغاز شد؟
مضرترین ماده‌ی مخدر کدام است؟
فرگشتی مهم، برای بقاء در اعماق دریا
ژن جدیدی که به آنتی‌بیوتیک مقاوم است
با این تصویر تایید شد؛ برشیت سقوط کرده است
مسابقه‌ی علمی شماره‌ی بیست و شش
ویروسی که میزبان خود را سنگ می‌کند
چگونه امواج گرانشی نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین را تایید می‌کنند؟
این بیماری را با آلزایمر اشتباه نگیرید
کشف بقایای نواختری باستانی
مسن‌ترین درختان زمین را بشناسیم
کهکشان‌های اولیه‌، درخشان‌تر از انتظارها بوده‌اند!
مضرات برداشتن آپاندیس تا چه حد جدی است؟
منشاء فلزات گران‌بهای زمین کجاست؟
کشف قبرستانی در کنار اهرام مصر
پیکسل نمایشگرها یک‌میلیون‌بار کوچک‌تر می‌شوند!
ماموریتی به مقصد قمر اسرارآمیز مریخ
ثبت نور واقعی نورون‌های عصبی مغز
مغز ما توسط گوش‌هایمان کنترل می‌شود!
کشف هزارپای باستانی
در سیارک ایتوکاوا آب پیدا شد!
استخوان ۱۶۰ هزار ساله‌ی انسان
ارتباط باکتری‌های روده و اختلالات روانی
نقش فعالیت‌های انسانی در خشکسالی‌های اخیر
آیا دانشمندان نازی، بمب اتم ساخته بودند؟
میراث هابل؛ تصویری از ۲۶۵،۰۰۰ کهکشان!
نگاه ستاره‌شناسان به درون ستاره‌های غول‌پیکر آبی
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
آیا حیات در اطراف مشتری پیدا خواهد شد؟ (0+)
بحران دسترسی به آب سالم، چقدر جدی است؟ (0+)
رقص سلول‌ها قبل از مرگ! (0+)
تلاش دانشمندان برای شکستن رکورد دقت در زمان (0+)
دانشمندان موفق به تولید آنتی‌بیوتیک ضدتومور شدند (0+)
داستان اولین مولکول جهان! (0+)
دانشمندان مکیدن پستانک را به پدرها و مادرها توصیه می‌کنند! (0+)
چینی‌ها ژن مغز انسان را به میمون اضافه کردند! (0+)
آیا تمدنی فرازمینی منشاء سیگنال‌های عجیب این ستاره است؟ (0+)
هوش‌مصنوعی دو سیاره‌ی فراخورشیدی جدید را کشف کرد! (0+)
کشف نقاشی‌های سی‌هزار ساله! (0+)
دانشمندان از برف، برق تولید کردند! (0+)
کشف عامل ابتلا به بیماری شیزوفرنی (0+)
این باکتری، آسفالت را تعمیر می‌کند! (0+)
فرآیند پیدایش آب در ماه چگونه است؟ (0+)
ادامه ...