你是否相信你的影子有超能力?當然,可不是忍者里頭那種把影子發射出去攻擊敵人。

我們影子的超能力其實是讓影子覆蓋地方的重量減輕。為什么呢?因為光線是有壓力存在的。光壓,我們可以把光看成是一些很小的微粒光子,當光子打擊到物體表面并且反射回去的時候,這就像我們接乒乓球時,乒乓球打到球拍上手能感受到乒乓球的反彈力。所以在有光的地方,所有的物體也都默默承受著光的壓力。而有影子沒有光的地方,那才真的是無光一身輕。

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不過光雖然有壓力,但是光壓特別小。地球上一平方米大小的土地上,受到太陽光的光壓才相當于 1/ 1000 克的重量,也就是一根頭發那么重。假如你的影子有半平方米那么大,那你給地面減輕的重量也就是半根頭發。這可真是貨真價實的九牛一毛啊。不過我們也別小看這九牛一毛,他們還是很有用處的。

具體使用的方式有兩種,一種是把 9 頭牛身上的毛都揪下來,也就是說收集超大面積的光之壓力,把一張幾平方公里,差不多有 1000 個足球場大小的反射薄膜安裝在宇宙飛船上,作為反射光的光幡。當太陽光照射到光幡上時,此時的光壓就相當可觀了,加之宇宙中沒有空氣阻力,這光壓就足以作為飛船的動力來源。

第二種使用方式是,既然光壓小,那咱們就用它來操控小的物體,比頭發還小還輕的物體,灰塵、細胞、細菌等等。拿細胞來舉例,如果用顯微鏡聚焦一束激光照到一個細胞上,那么這個細胞就會像被鑷子夾住一樣被鎖定,這就叫光鑷。

光鑷甚至可以夾著細胞隨意移動,是不是很神奇?光鑷的實際原理有點復雜,但咱們可以用一個趣味小實驗來做個類比,簡單地模擬一下光鑷。水龍頭下方的水流好比一束光,乒乓球好比細胞,當細胞運動(乒乓球)到光束下的時候,就會被吸引住,不能脫離。

為什么呢?當我們向左拉乒乓球的時候,乒乓球下方的水流也向左流動,這就好比固定住細胞的光線被向左折射,這就給了細胞一個向右的反沖力。反過來,當我們向右拉乒乓球的時候,乒乓球下方的水流向右流動,就好比光線向右折射,給了細胞一個向左的反沖力,向右拉,反沖力向左拉,反沖力向右,細胞就被牢牢固定在光線中間了。

這就是光鑷的原理,你學到了嗎?

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作者:織布雞 科普團隊

審核:周曉亮 北交大物理實驗室 高級工程師

來源: 星空計劃

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