Sciscape.org 徵求編輯 - 訂閱電子報
最新消息 新聞檔案 專題文章 好站連結 討論區 站務公告 關於本站 編輯群
天文 - 物理 - 化學 - 生命科學 - 醫學 - 地球科學 - 應用科學 - 其它領域 - 國內學界

Sciscape搬新家了! 新網址為http://sciscape2.org

Sciscape新聞報導

[Jan 05, 2009]

物理:光動量增加?還是減少?


編輯 tslim 報導

光在透明的物質中傳播時,其動量到底是增加還減少?對於這個爭議了一百多年問題,科學家試圖利用脈衝雷射光打入細光纖中,並觀察光纖的彎曲情況來回答這個問題。

光在物質中的速度比在真空中還慢,這是學過物理的人都知道的。因此在1908年德國數學家Hermann Minkowski認為當光的速度減少,其動量應該增加。然而在隔一年,德國的物理學家Max Abraham卻宣稱動量會隨著速度的減少而減少。從一般的物理定義來看,當速度減少時,當然動量是減少的,因此Abraham似乎是對的。不過Minkowski是從量子物理的觀點切入,認為當光的波長縮短(光在物質中,由於頻率不變,速度減少波長就隨之縮短),動量就隨之增加。許多的理論論證多指向Abraham是正確的,但是多數的實驗證據卻較支持Minkowski。不過在實驗上有一個很大的困難點,就是要如何認定光在透明介質中的動量。光在介質中複雜的動量傳遞會讓研究人員無法直接觀察到光的動量,使得之後對實驗結果的解釋也會變得含糊不清。因此在實驗上要很小心的將光的動量與物質隔絕開來,並避免一些不必要的效應進入,例如熱效應。

在中國廣州中山大學的物理學家Weilong She及其同僚在2008年12月12日出版的Physical Reveiw Letters中發表了一個簡單的方法,可以直接量測到光從真空中到介質堛滌妎q變化。她們利用0.5微米直徑,1.5釐米長的矽光纖設計了一個實驗。研究人員讓光纖垂直垂吊著,並使用波長650奈米,270毫秒寬的脈衝雷射光從上方打入光纖中。當脈衝光從光纖的下方出來時,若動量增加,則會造成光纖反彈(就像你一開始靜止站在船上,然後往船外跳,你的動量增加,船就會被你往後推。);反之若動量減少,則會有一股拉力把光纖往下拉。她們觀察到當脈衝光出來時,光纖是往後彎曲的,可見光在真空中的動量是比較大的,符合Abraham的說法。

研究人員更進一步利用較長的光纖以及連續波雷射做了另一個實驗,也得到了同樣的結果。她們看到光纖的尖端就像懸擺一樣向旁邊擺動大約30微米,其所對應的力與她們預測推算的值差不多(小於億萬分之一牛頓)。她們也證明熱效應在此實驗中太小而不會影響到光纖的運動。

英國University of Glasgow的Miles Padgett表示,其實還有很多原因會造成光纖彎曲。所以他認為這雖然這個工作對Abraham-Minkowski爭議是個非常有建設性的貢獻,但似乎還無法讓其畫上句點。他表示,或許剛好這個特殊的實驗裝置比較接近Abraham,因為大部分的實驗都比較支持Minkowski。不過,英國University of Essex的Rodney Loudon卻表示,之前的實驗都是研究複雜的物體及跟光子動量的間接關係,相反的,She等人的這個時驗卻能夠量測到簡單的物理量,並直接以Abraham動量去表示。

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

若對本文內容有所建議與指正,請至本文專屬討論串

本站其他相關新聞:

討論區 -- 目前共有0篇討論,最近0篇列表如下: 進入本新聞討論串
標題 發表者 時間
目前沒有留言
我要留言 \ 進入本新聞討論串

工具箱
列印友善頁
email本新聞給朋友
將本文加入網路書籤
Google Yahoo! MyShare HemiDemi Fiigo YouPush PChome Furl Technorati Digg Baidu
說明 & 進階搜尋

最近物理類新聞
2011年諾貝爾物理學獎

以天文觀測找尋額外維度的證據

尋找希格斯粒子的最新進展(2011/08)

可以掛在老鼠脖子上的PET系統

發現最重的反原子核

LHC的第一個關於Higgs粒子的結果

LHC發表了尋找超對稱粒子的的結果

具有四十倍的充電速率的「奈米勺」電池

黑比白好?加一點無序結構產生更高效率的奈米二氧化鈦光觸媒

鉛電池:汽車裡的相對論奇蹟

....更多的物理新聞

站務公告
[Nov 11] 科景讀者問卷調查(11/10∼12/15)
[May 23] 本站新增"加入網路書籤"功能
[Aug 20] 本站開始使用創用CC (creative commons) 授權模式

版權與轉載授權資訊
轉載登記簿

版權所有
本站版權聲明與轉載授權規定請見 http://www.sciscape.org/copyright.php

有任何建議或批評嗎?請聯絡我們, 謝謝!