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全反射翻倍

物理学家首次测量了光在玻璃上经历全内反射时所花费的时间长度。法国雷恩大学的Albert Le Floch及其同事发现,事实上,其中有两个Wigner延误,而不仅仅是牛顿(D Chauvat)首次提出的延误。 等。 2005 物理字母A 336 271).

本实验

根据Snell的说法,当穿过一块玻璃的光线撞击玻璃与空气之间的界面时,它会改变方向’的定律。如果入射角小于由玻璃和空气的折射率确定的临界角,则光线会折射并离开玻璃。但是,如果入射角大于该临界角,则射线会经历全内反射并保留在玻璃中。

牛顿在他的经典光学著作中建议,光线应在第二种介质中稍微延迟,然后再重新进入第一种介质。后来,在1955年,匈牙利物理学家尤金·威格纳(Eugene Wigner)对该延迟的值进行了预测,但是直到现在为止,还没有在实验中对其进行测量。

Le Floch及其同事首先在玻璃棱镜的斜边放置一个装有水银的容器。然后,他们通过飞秒激光束,该激光束垂直于入射平面偏振,穿过棱镜到达汞表面(见图)。威格纳延迟非常短,因此只能使用超短光脉冲进行测量。

接下来,物理学家使用自动相关器确定光束经过棱镜反射回来需要多长时间。由于金属反射不涉及时间延迟,因此此测量定义了“absolute zero”在实验中。然后,研究小组除去了汞并重复了测量。两种结果之间的差异给出了来自玻璃-空气界面的延迟的绝对值。

Le Floch’小组发现,延迟随着入射角接近临界角43.48而增加°,最大测量值为28飞秒。此外,当使用平行于入射平面偏振的光重复进行实验时,延迟达到57飞秒。这意味着对于非偏振光,全反射必须有两个维格纳延迟。

“牛顿会因两个不同的延迟时间而感到惊讶,因为在17世纪末,光的横向性质仍然未知,”团队成员Olivier Emile告诉 物理网.

全反射的维格纳延迟可以用来研究新的“left-handed”或负折射率材料,以及具有光子带隙的材料。此外,根据雷恩研究小组的说法,它们还应存在于诸如中子等粒子束中。

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