中澳科研團隊首次實現反多普勒效應

http://www.finet.hk/mainsite/newscenter/PRNCN/0/201103171809263744eaxprbgs.html

澳大利亞墨爾本2011年3月17日電 /美通社亞洲/ -- 上海理工大學和澳大利亞斯威本科技大學的學者首次通過實驗在負折射材料中實現了光學波段的反“多普勒”效應，這為人類將來實現制作“隱形衣”的夢想提供了可能性。

多普勒效應為人們所熟知。從物理學上講，多普勒效應描述的是當觀察者和聲源/光源之間有相對運動時，聲波和光波的頻率變化。大部分人只能從聲音上感覺到多普勒效應的存在，比如當火車接近時，我們感覺到聲調變尖銳（頻率增大），而當火車漸遠時，感覺到聲調變低（頻率下降）。光學里也有類似的多普勒效應，當觀察者和物體接近時，光的頻率也會增加，表現為光的顏色向藍光方向偏移（藍光頻率高、紅光頻率低），而當光源快速離去時，光的頻率會減小，表現為光的顏色會向紅光方向偏移。

在上海理工大學庄松林院士和斯威本科技大學顧敏院士的帶領下，中澳聯合科研團隊首次在光學波段實現了反多普勒效應，即當光波探測器和物體接近時，實現了由藍光向紅光的偏移，即光頻的遞減。斯威本科技大學微光子學中心負責人顧敏院士說：“此次發現是世界上首次在光學波段實現反多普勒效應。”

反多普勒效應不會自然發生，因為自然界存在的所有物質的折光系數都大于等于1。科研工作者此次巧妙地運用了由硅制造的具有負折射特性的納米結構光子晶體完成了實驗。對于負折射材料斯威本大學高級研究員、研究論文合著者賈寶華博士解釋道：“舉例來說，如果將一根棍子放在水里，你會看到棍子向上彎曲。如果是一種負折射率材料，這種彎曲恰恰相反。這是一種反直覺的現象。”“這種負折射材料可以有廣泛的用途，比如研制具有超分辨能力的超透鏡，用于下一代高密度光盤存儲。”文章合著者李向平博士說。在實驗過程中，科研工作者發射一束激光到特制的光子晶體“超棱鏡”上，再通過改變棱鏡和探測器的距離，從而實現了多普勒效應的逆轉。

反多普勒效應的發現，為科幻小說中描述的尖端的技朮，如隱形衣等的發明提供了更大的可能性，因為其類似的物理機制。顧教授認為科幻小說中描述的有些尖端技朮可能比我們大多數人認為的更快的成為現實。對這一效應更深層次的理解會在科技應用方面產生非常積極的意義，它可以用于天文學家測量其他天體接近、離開地球的速度﹔運用在雷達上測量物體的速度﹔或者應用到醫學成像技朮上監測人體的血液流動。