2018年诺贝尔物理学奖回顾:光镊和超短光脉冲
科学探索万象经验2023-05-08
让我们先从光镊开始。如果你看过《星际迷航》,那你可能会对里面的“牵引光束”有印象。而光镊就是一种“牵引光束”,只不过它适用于非常小的物体。例如DNA或蛋白质,我们可以用光镊抓住它们,并将它们移动到任何想要的地方。 现在,把球换成光子,把墙换成镜子。虽然光子没有静止质量,但根据爱因斯坦的相对论,光子也具有动量。当一束光照射到镜子发射回来的时候,就像球与墙壁的例子,它的动量发生改变。由于动量是守恒的,镜子的动量必须朝反方向增加,也就说说光正在推动镜子。 产生高强度超短光脉冲的方法,他们称为“啁啾脉冲放大”(CPA)。一根激光笔,按下开关后激光会连续发出光束。假如这根激光笔的功率是1瓦,它代表着激光每秒一焦耳的光能。假设我们采用相同的平均功率输出,但以多个短脉冲将其分配出去:平均功率是相同的,但是峰值功率要高得多。诺贝尔奖中提到的超短脉冲通常只有飞秒长,那么脉冲期间的峰值或最大功率可以达到1000万亿瓦。 |
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