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日常經(jīng)驗(yàn)告訴我們，從一面完全平整的鏡子中反射出來(lái)的光線會(huì)呈現(xiàn)出正確的圖像，不會(huì)產(chǎn)生任何變形。有趣的是，當(dāng)光場(chǎng)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，情況卻并非如此。微小的變形就會(huì)出現(xiàn)。
坦佩雷大學(xué)的研究人員現(xiàn)在首次在實(shí)驗(yàn)室中觀測(cè)到了這些變形。研究結(jié)果證實(shí)了十多年前對(duì)這一基本光學(xué)效應(yīng)的預(yù)測(cè)。這些結(jié)果還顯示了如何將其用作確定材料特性的方法。
這一基本光學(xué)效應(yīng)的首次觀測(cè)結(jié)果以《Observation of the topological aberrations of twisted light》為題，發(fā)表在近日的《自然·通訊》（Nature Communications）上。

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物體扭曲光場(chǎng)的反射圖示，顯示了拓?fù)湎癫钚Ч?/div>
光是一種波。盡管科學(xué)家們對(duì)這一簡(jiǎn)單的表述已經(jīng)熟知了一個(gè)多世紀(jì)，但光學(xué)和光子學(xué)研究人員仍在不斷發(fā)現(xiàn)和探索光波的新特性和新應(yīng)用。坦佩雷大學(xué)的量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)小組（EQO）研究光的形狀或結(jié)構(gòu)的細(xì)微差別。光的結(jié)構(gòu)已成為現(xiàn)代光學(xué)的一個(gè)重要課題，其研究進(jìn)展涉及量子物理學(xué)基礎(chǔ)、信息科學(xué)和光通信等多個(gè)領(lǐng)域。
在他們的最新研究成果中，研究人員表明，當(dāng)光束從一個(gè)完全平坦的物體（如鏡子）上反射出來(lái)時(shí)，其形狀會(huì)發(fā)生輕微變形。雖然這種變形非常小，但卻包含了物體本身的重要信息，例如它的材質(zhì)。這種所謂的拓?fù)湎癫钚?yīng)是英國(guó)研究人員十多年前預(yù)測(cè)到的，現(xiàn)在首次被觀測(cè)到。
“EQO小組組長(zhǎng)羅伯特-菲克勒（Robert Fickler）副教授解釋說(shuō)：“雖然觀測(cè)形變的一般想法看起來(lái)相當(dāng)簡(jiǎn)單，但我們花了一年多的時(shí)間來(lái)完善實(shí)驗(yàn)，并調(diào)整原始理論，以便將這種效應(yīng)與實(shí)驗(yàn)研究中自然出現(xiàn)的所有其他光束形變區(qū)分開(kāi)來(lái)。”
光明與黑暗的漩渦
隨著近年來(lái)光波整形技術(shù)的進(jìn)步，結(jié)構(gòu)光領(lǐng)域在近幾十年來(lái)蓬勃發(fā)展。人們對(duì)這一領(lǐng)域的興趣主要來(lái)自于所謂的扭曲光波，這種光波不僅能以光速傳播，還能在傳播過(guò)程中旋轉(zhuǎn)。

研究人員在復(fù)雜光場(chǎng)中觀察隱藏的變形