美國(guó)密歇根大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型白熾燈泡。憑借燈絲本身的精密設(shè)計(jì)，這款燈泡能夠發(fā)出橢圓偏振光（扭曲光），且亮度比之前的方法亮100倍。這一新設(shè)計(jì)有助于增進(jìn)人們對(duì)基礎(chǔ)物理的理解，并為機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)和其他尖端技術(shù)應(yīng)用鋪平道路。

據(jù)研究人員介紹，扭曲光可以使用與有百年歷史的愛(ài)迪生燈泡（燈絲燈泡）相同的技術(shù)來(lái)制造。扭曲光在空間中以螺旋狀路徑傳播。這種被稱為“手性”的特性，可以根據(jù)物體發(fā)射或反射的獨(dú)特光扭曲來(lái)區(qū)分物體。扭曲光在先進(jìn)的成像和傳感技術(shù)中很重要，可以幫助自動(dòng)駕駛汽車或機(jī)器人區(qū)分周圍物體。

圖片:Physics-Twisted-Light-Concept.png

示意圖

傳統(tǒng)上，由于亮度低，產(chǎn)生扭曲光一直很困難。此次，研究人員通過(guò)重新審視一個(gè)經(jīng)典概念——黑體輻射解決了這個(gè)問(wèn)題。物理學(xué)的基本法則表明，所有物體只要溫度高于絕對(duì)零度都會(huì)釋放光子。然而，一些物體會(huì)吸收與其釋放的數(shù)量相同的光子，這一現(xiàn)象被稱為黑體輻射。

黑體輻射通常發(fā)出寬光譜的光，在人眼看來(lái)是白色的。然而，發(fā)射器在微觀或納米尺度上的形狀可以改變光的偏振，也就是其振蕩方向。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)射器以與發(fā)射光波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)某叨扰で鷷r(shí)，產(chǎn)生的黑體輻射會(huì)變成手性輻射，光子也會(huì)扭曲。

圖片:搜狗截圖20241229170534.png

燈泡中扭曲的燈絲

研究人員稱，這是首次制造出如此明亮的扭曲光。他們?cè)O(shè)想，利用扭曲光技術(shù)，機(jī)器人和自動(dòng)駕駛汽車將配備像螳螂蝦一樣具有視覺(jué)能力的傳感器，可以區(qū)分不同類型的扭曲光。例如，可以利用不同材料發(fā)出的獨(dú)特光線扭曲以識(shí)別障礙物或生物。

這種扭曲光還具有改善其他成像技術(shù)的潛力，比如更精確的醫(yī)療診斷和材料科學(xué)圖像，對(duì)于通信系統(tǒng)的改進(jìn)同樣意義重大。

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