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曾经被认为不可能,科学家证明液态水可以产生太赫兹波
科技科学
曹国离
2017-08-24 21:54:55

 通过用超短激光脉冲照亮一层薄膜,物理学家已经证明了液态水可以产生太赫兹波。这种波目前正在为无线数据传输、工业质量控制和高分辨率成像等应用研究提供服务,它主要的就是具有穿透能力。

  这一结果令人惊讶,因为在太赫兹波频率范围内,水是一种很强的吸收光的物质,所以很长一段时间,液态水都不太可能成为太赫兹波辐射的来源。然而,研究人员此前已经证明,水可以在其他频率(包括白光)发出光,而水蒸气则可以发出太赫兹波。让液态水产生太赫兹波的关键,是使用一个非常薄(小于200μm-thick)切可以自由流动的水。

  固体、气体和等离子体已经被用来产生太赫兹波,但液体却不行。那如果液体也可以产生,特别是水,则现在已经有四种物质被用作太赫兹波源。

  研究人员将皮秒激光脉冲聚焦在水膜内。激光脉冲在水膜中产生等离子体,使水分子电离,产生自由电子,最终释放出太赫兹波辐射。

  先前的研究表明,太赫兹波波可以由其他几个来源产生,包括空气等离子体。然而,新研究的科学家们发现,与来自空气等离子体的太赫兹波辐射相比,来自水的太赫兹波辐射呈现出截然不同的特征。例如,较长的激光脉冲持续时间增加了从水中产生的太赫兹波辐射能量的数量,但对于空气等离子体来说则相反:更短的脉冲会增加太赫兹波辐射。科学家们还发现,当远离光学激发的正常入射角度时,来自水的太赫兹波辐射强度取决于激光束的偏振,而来自空气等离子体的太赫兹波辐射则是偏振无关的。

  研究人员解释说,物理学家目前对太赫兹波波产生机制的理解不能完全解释这些观测结果。他们预计,对激光-水相互作用的进一步研究将有助于更好地了解新观测背后的物理原理,并可能对新的应用程序有更深入的了解。

  水是人类身体和地球上最重要的元素。使用水来产生太赫兹波是理解水在这个频率范围内作用的一步。在此之前,尝试在大多数的太赫兹波应用中避免使用水。现在我们很可能用水来产生强烈的太赫兹波浪。

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