1、比魔术师更神奇的比魔术师更神奇的物理学家物理学家中国科技大学 汪克林西南科技大学 刘涛从大卫从大卫 科波菲尔德的神奇魔术谈起。科波菲尔德的神奇魔术谈起。比魔术师更神奇的物理学家比魔术师更神奇的物理学家从大卫从大卫 科波菲尔德的神奇魔术谈起。科波菲尔德的神奇魔术谈起。物理学家可以演示一个更神奇的物理学家可以演示一个更神奇的“魔术魔术”。物理学家可以演示一个更神奇的物理学家可以演示一个更神奇的“魔术魔术”。也许人们会说这不过是计算机作的特效，不是真正的魔也许人们会说这不过是计算机作的特效，不是真正的魔术。术。a)这是今天要讲的物理学中的“诱导透明诱导透明”。利用这一原理的确可以实现这个“魔术”。b
2、)它不是魔术，是实验事实，是规律。c)魔术，科学，伪科学的区别在那里？.什么叫诱导透明？什么叫诱导透明？a.一般物质光照射上去，如厚度很薄，会吸收一部分，透射一部分，反射一部分。厚度增大后，不再有透射，只有反射。不透明不透明可见。可见。b.制成一种纯物质，足够薄时，照射不同光，透射程度不同，表明物质对不同频率的光吸收程度不同。对某一特定频率的光吸收最强共振吸收。诱导透明 当有一激光时，它对紫光共振吸收。有了另一激光时，它几乎不吸收诱导透明。结论：共振吸收结论：共振吸收诱导透明诱导透明物理学家的魔术物理学家的魔术它有如下的性质：是什麽物理原理造成这种物质的不透明不透明透明？透明？.共振，干涉共振
3、，干涉光吸收的共振光吸收的共振共振的故事：是什麽物理原理造成这种物质的不透明不透明透明？透明？.共振，干涉共振，干涉光吸收的共振光吸收的共振共振的故事：拿破仑士兵步伐的频率0 与桥的固有频率吻合，桥吸收能量最强，振幅越来越大桥断。钠光灯物质的光共振。为什么纯物质常有特征光共振吸收和发射？原子能级是特征的二能级（其它能级作用可忽略）钠光灯物质的光共振。为什么纯物质常有特征光共振吸收和发射？原子能级是特征的二能级（其它能级作用可忽略）0 共振频率。入射光频率为0 时吸收最强。入射光频率为 0 时吸收减弱。光的吸收率与的曲线。A0干涉干涉两波干涉的结果会有两种情况：增强和减弱。诱导透明物质的结构诱导
4、透明物质的结构如前所述一般物质常有两个特征能级。而诱导透明物质的特征能级是如图所示的三能级。01hE 12hE 干涉干涉两波干涉的结果会有两种情况：增强和减弱。诱导透明物质的结构诱导透明物质的结构如前所述一般物质常有两个特征能级。而诱导透明物质的特征能级是如图所示的三能级。当只有0 光入射时或在0 附近的光入射时吸收很强。而在0 光入射后再入射1的光便产生干涉，使得0的光反而不被吸收！01hE 12hE 诱导透明物质的吸收曲线A0A0没有1 时有1 时.诱导透明现象的重要意义诱导透明现象的重要意义 二十世纪开始的高科技浪潮的根本是什么？量子理论微观世界的物理规律。微电子技术电子的特性：微观粒子
5、，质量轻；“微光子技术”光子的特性：质量更轻（静质量为零）；光束太快。电易受影响。“微光子技术微光子技术”的展望的展望 光纤通讯 如何克服光速太快的缺点。2001年的一则引人注目的科学新闻 哈佛大学两个小组实现了“逮住光子逮住光子”的实验。逮住光子是什么意思？逮住光子是什么意思？和诱导透明有关吗？和诱导透明有关吗？问题：问题：“逮住光子逮住光子”的意思是：光子速度降低了很多。光速会变吗？介质中光速为 c/n，n 是介质折射率。一般物质:n110能找到折射率能找到折射率n 特别大的物质吗？特别大的物质吗？真空中光速不变。答案是答案是诱导透明的物质诱导透明的物质为什么？折射率 n 和吸收曲线的关系
6、ddAn观察一下一般共振吸收曲线这是一个渐变曲线，因此 n 不可能太大。再观察一下“诱导透明”物质的曲线A0A0在0 附近，A 随变化十分剧烈，所以n1此时0 附近的光在该物质中的速度 c/n 很小。正是“诱导透明”的原理导致“逮住了光子”“诱导透明”给“微光子技术”带来了曙光。理论预言比实验早了近十年。1992年美国Harris 等人在 Physical Review上发表文章，证明“诱导透明”的存在，十年以后被实验证实。但是理论的问题并没有结束。虽然实验实现了“诱导透明”，但仔细看一看1992年的理论计算和试验结果的吸收率曲线，发现两者并不完全吻合。A0试验理论 实验比理论曲线的峡谷更加陡峭。这是理论没有预料到的“囚禁光子”的好结果。为什么为什么 答案是答案是1992年的理论仍把光当作经典年的理论仍把光当作经典的电磁波处理而没有将它量子化的电磁波处理而没有将它量子化光子。光子。研究正在进行研究正在进行 研究正在进行研究正在进行 研究正在进行研究正在进行 为什么为什么 为什么？为什么？END
