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光学中用于捕获和引导光的天体力学

2024-02-01 09:18:54  来源:激光网原创    

从18世纪开始,我们已经知道,只要一个围绕另一个轨道运行,太空中两个大质量物体周围就会有特殊的点。有些地方会随着较小的轨道物体而移动,永远不会改变与它的距离;它们是停放航天器和望远镜的好地方。事实证明,您可以复制此设置,甚至可以用它来捕捉光线。

该设置涉及拉格朗日点,以 18世纪意大利数学家约瑟夫-路易斯·拉格朗日的名字命名,他与莱昂哈德·欧拉一起预测了它们的存在。让我们以地球-太阳系统为例。五个拉格朗日点与地球同时绕太阳运动,在一年内绕太阳运动。第一个是L1,位于地球和太阳之间。第二个,L2,位于地球之外,这是我们放置一些望远镜的地方,如JWST。第三个是L3,位于太阳后面的地球轨道上截然相反。

最后两个点,L4和L5,也位于地球的轨道上,但它们以一个非常特定的角度在我们的星球之前和之后 - 相对于地球和太阳之间的线成60度。就木星而言,这些是特洛伊小行星的位置。

研究人员考虑是否可以在不寻常的光学系统中创造类似的东西。这个想法是创造一个光束自然落入的区域,南加州大学的一个团队发现了如何做到这一点。

该团队将一根铁丝放入含有硅聚合物的管子中。然后施加电流,产生热量并改变聚合物的光学特性。使用的电线形状像螺旋,并产生了与拉格朗日点相当的变化,从而捕获了光线。研究人员将这种被困的光称为“特洛伊光束”。

“我们的工作表明,这个过程可以以以前无法想象的方式捕获光线。这些发现可能具有超出标准光波导方案的影响,并可能普遍适用于其他波系统,如声学和超冷原子,“共同领导这项研究的Mercedeh Khajavikhan教授在一份声明中说。

“看到在天体力学等不相关领域出现的概念如何应用于光学等其他领域,总是令人着迷。

该研究发布在《自然物理学》杂志上。

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