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科学家发明人工彩虹

来源:华体会官网曼联赞助商    发布时间:2024-12-22 16:50:50

  化学家偶尔发现了一种将反射光别离成彩虹颜色的新办法。这一令人惊奇的简略技能是从前已有技能的混合体,它可能在科学和美学上具有运用远景。

  “这真的很帅。”并未参加这项研讨的加拿大科洛纳英属哥伦比亚大学光学工程师Kenneth Chau说,“我很惊奇自己不存在在试验室里看到它。”

  在彩虹色的构成进程中,物体以不同的视点反射不同的颜色,将白光别离成组成它的颜色。一种办法是经过折射,即光从一种半透明介质到另一种半透明介质时发生的曲折。例如,光线在进入球形雨滴时发生曲折,然后又在脱离雨滴时再次曲折,彩虹也就随即发生。这一进程以略微不同的视点从头定向不同的颜色,将它们分散开来,终究构成彩虹。

  当一层半透明的薄膜浮在反射外表时(就像水坑里的油相同)也会发生彩虹色。有些光波从薄膜的顶部反射,有些则从底部反射。依据薄膜的厚度、被调查的视点以及光的波长,波会从头组合并彼此搅扰,然后增强或抵消。这种薄膜干与使得一个油水坑呈现出五颜六色的条纹。

  此外,当光反射到更杂乱的周期性结构上时,如一张光盘的凹槽,这种衍射就会发生彩虹色。相同的,光波从凹槽中反射回来,依据光的波长和被调查的视点,可以彼此搅扰以增强或消除。这种衍射解说了一些蝴蝶翅膀和人工光子晶体的艳丽颜色。

  现在,美国宾夕法尼亚州立大学资料化学家Lauren Zarzar和他的搭档陈述说,他们用一种新办法发生了彩虹色。研讨人员在2017年头发现了此现状,其时他们将含有两种油的微米巨细的球形液滴加热,其间较轻的油构成了一种扁豆状的上层,研讨人员期望将其用作透镜。但令人惊奇的是,当从上面照耀时,“扁豆”的边际会宣布一种颜色,而这种颜色取决于它们的巨细和被调查的视点。科学家在2月27日出书的《天然》杂志上陈述了这一研讨成果。

  Zarzar说,她的研讨小组必定不是第一个看到这种作用的。“人们走过来对我说,‘哦,我彻底理解你在说什么!我也见过这种现象’。”但是,咱们进行的文献检索并未曾发现这方面的研讨。Zarzar表明,研讨人员以为这一定是折射或衍射效应,但这些形式与数据不符。

  由团队成员、剑桥市麻省理工学院机械工程师Sara Nagelberg和Mathias Kolle进行的计算机模仿得出了定论。他们的剖析显现,彩虹色是经过一种新的机制发生的,这种机制交融了从前已知的某些进程。

  终究,这种效应可以在一个简略得多的体系—— 一个皮氏培养皿的盖子下方凝聚并悬挂的水滴中得到证明和最简单的解说。进入水滴一侧边际的光波在接近另一侧边际之前,会在水滴的圆顶上反射两次乃至更屡次,就像彩虹中的光线在雨滴中反射那样。但是,光线以略微不同的间隔进入水滴中心便可以被反射不同的次数。波的不同次数的反弹可以彼此搅扰和加强,就像在衍射或薄膜干与中发生的那样。因而,不同的颜色出现在不同的视点,这可以终究靠改动液滴的巨细来操控。

  Zarzar说:“咱们真的费尽心机想了好长一段时间。无别的的解说能与这种作用相匹配。”Chau说:“他们做了很多详尽的试验和模仿,以便调查这种效应是怎么样发生的。”

  工程师现已运用薄膜和折射粒子在视频显现器、油漆和装修墙面上发明出彩虹色。因为其简略性和可调理性,这种新作用可能为发明五颜六色的国际拓荒新路途。Chau说,它有一个显着的局限性——入射的白光有必要来自一个特定的方向,所以这种作用在环境光下不起作用。尽管如此,“人类总是在寻觅新的和不同的办法来制作人工颜色。”他说,“我估计,这必定会带来很多的探究。”