據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，光的直線(xiàn)傳播是有其局限性的，當(dāng)光線(xiàn)穿過(guò)尺寸比其波長(zhǎng)還要微小的小孔時(shí)，就會(huì)發(fā)生非常明顯的衍射現(xiàn)象。一個(gè)由多國(guó)科學(xué)家組成的研究小組日前稱(chēng)，他們最近首次繪制出光是如何穿過(guò)小孔并發(fā)生衍射現(xiàn)象的。

　　從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，此次研究還預(yù)示著太拉赫顯微鏡學(xué)和太拉赫光譜學(xué)的重大進(jìn)步，前者是一種潛在、有趣的新型成像技術(shù)，后者是使用光來(lái)鑒別物質(zhì)微小數(shù)量的一項(xiàng)技術(shù)。最新出版的一期《光學(xué)快報(bào)》雜志將詳細(xì)刊登他們的最新發(fā)現(xiàn)。

　　物理學(xué)告訴我們，要讓光通過(guò)一個(gè)比光的波長(zhǎng)一半還小的小孔異常困難。在同事們的幫助下，代夫特理工大學(xué)的研究人員們成功地利用太拉赫輻射進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中用到的這種太拉赫輻射是頻率接近1012赫茲的遠(yuǎn)紅外光。利用這種輻射，研究人員們可以測(cè)量穿透光在小孔附近的電場(chǎng)力，而不是平常所測(cè)量的穿透光的強(qiáng)度，因?yàn)楣獾碾妶?chǎng)值更能揭示光在此種情況下的表現(xiàn)。通過(guò)使用激光束測(cè)量小孔附近晶體的折射率，研究人員們以極高的精確度測(cè)量出了電場(chǎng)力的大小。由于晶體的折射率在不同的電場(chǎng)中的折射率略有不同，因此研究人員們可以通過(guò)測(cè)量折射率的變化程度，得出光在小孔附近電場(chǎng)力的值。

　　代夫特理工大學(xué)的普蘭肯說(shuō)：“由于技術(shù)條件不夠，因此以前從未有人對(duì)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行過(guò)測(cè)繪。”該實(shí)驗(yàn)被稱(chēng)為“鮑卡姆普模型”，以荷蘭飛利浦公司的一位研究員命名，他于1950年創(chuàng)造出了光穿過(guò)小孔的理論模型，實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)了這一研究結(jié)果。例如，根據(jù)鮑卡姆普的預(yù)測(cè)，電場(chǎng)強(qiáng)度在小孔的邊緣處最大，并且電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)隨著使用的太拉赫光的頻率的降低而降低。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究人員們還發(fā)現(xiàn)，即使小孔比光的波長(zhǎng)小50倍，仍有大量的光能穿過(guò)小孔，這使小孔附近的測(cè)量成為可能。這一技術(shù)還使研究人員們能夠記錄光穿過(guò)小孔的整個(gè)過(guò)程，從而可以通過(guò)放慢一萬(wàn)億倍的速度來(lái)觀(guān)察光穿過(guò)小孔，以及光波以環(huán)形波狀向外移動(dòng)的過(guò)程。

　　普蘭肯及其同事的這些新發(fā)現(xiàn)不僅是基礎(chǔ)科學(xué)角度的重大成果，還將有助于研發(fā)太拉赫顯微鏡學(xué)的使用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，普蘭肯希望使用微型小孔作為改進(jìn)的太拉赫光源，這些光源孔越小，利用太拉赫顯微技術(shù)成的像就越清晰，測(cè)量物質(zhì)微小數(shù)量就越容易。太拉赫輻射(頻率約1012赫茲)是一種電磁輻射，它正日益頻繁地用于圖像創(chuàng)建。例如，許多材料，如紙、布和塑料都會(huì)阻止可見(jiàn)光，卻在太拉赫輻射面前呈透明狀。

　　光在傳播過(guò)程中，遇到障礙物或小孔時(shí)，就會(huì)發(fā)生離開(kāi)直線(xiàn)路徑繞道障礙物陰影里去的現(xiàn)象。產(chǎn)生衍射的條件是：由于光的波長(zhǎng)很短，只有十分之幾微米，通常物體都比它大得多，但是當(dāng)光射向一個(gè)針孔、一條狹縫、一根細(xì)絲時(shí)，可以清楚地看到光的衍射。當(dāng)狹縫很寬時(shí)，縫的寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象極不明顯，光沿直線(xiàn)傳播，在屏上產(chǎn)生一條跟縫寬度相當(dāng)?shù)牧辆€(xiàn)；但當(dāng)縫的寬度調(diào)到很窄，可以跟光波相比擬時(shí)，光通過(guò)縫后就明顯偏離了直線(xiàn)傳播方向，照射到屏上相當(dāng)寬的地方，并且出現(xiàn)了明暗相間的衍射條紋，紋縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬。