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美開發出直接測(cè)量電子速度的(de)技(jì)術

發布時間:2012-03-08 作(zuò)者: 來源: 瀏覽:305472

      據美國物理(lǐ)學家組織網3月1日(北京時間(jiān))報道,美國物理(lǐ)學家表示,他們(men)探索(suǒ)出了一種探測電(diàn)流的新方(fāng)法。這一方法基於二次諧波產生的過程(chéng),就像一個能遠程監控電(diàn)子速度(dù)的“雷達測速儀”一樣,能直接“看”到電子的運動(dòng)並測出電子(zǐ)的速度。相關研究論文發表(biǎo)在《物理評論快報》雜誌上(shàng)。

      美(měi)國堪薩斯大學的物理學助教趙輝(音譯)和(hé)教(jiāo)授朱迪?吳等人(rén)在超快激光實驗室進行了這(zhè)項實驗。他們發現,高能激光器發出的光照射在一種(zhǒng)包含有移動電(diàn)子的材料上時,會產生不同顏色的(de)光。在實(shí)驗中(zhōng),他們仔(zǎi)細研究了纖薄的砷化镓晶體材料,該材料廣泛應用於高速電子學和高速光子學。通過朝整塊晶體施加電壓,他們讓電子以特定的(de)速度在晶體內流動。用人眼看不見的紅外激光脈(mò)衝照射該晶體,會產(chǎn)生人眼可見的紅光,這正是(shì)二次諧波產生過程出(chū)現的(de)信號。

      他們還發現,紅光的亮度與(yǔ)電子的速度成比例,也就是(shì)說電子運動速度越快(kuài),紅光越亮;而當電子沒有直接運動時(shí),沒有紅光出現。趙輝表示:“通過(guò)探測紅(hóng)光,我們能精確測量電子的速度(dù),電子不需要同其他樣本接觸;我們也不會幹擾電(diàn)子的活動。在(zài)此項研究之前,現有探測實驗技術都基於電流有三個效(xiào)應:它能為係統充電、改(gǎi)變係統的溫度並產生磁(cí)場。而科學家最新發現,電流還具有光子效應,這種使用(yòng)激光研究電流的新(xīn)方法完(wán)全基於這一最新效應。”

      研(yán)究人員表示,新方法(fǎ)有望(wàng)改善現今的很多可再生能源技術,諸如太陽能電池、人工光合作用以及水分解等,因為(wéi)這些技術都依(yī)靠對電流進行探測。而且,能更好“閱讀”電子運動的(de)傳感器可能會成為下(xià)一代手機和計算(suàn)機的基礎。(記者 劉(liú)霞)

    總編輯圈點

      第二次工業革命一百多年來,電子定(dìng)向運動產生的電流(liú)、電力使人類生產生活發(fā)生了巨變。然而,對於電子定向運動速(sù)度這(zhè)個決(jué)定(dìng)電流強弱的重要物理量,科研人員之前隻能通過係統溫度、磁場等效應來間接(jiē)測量。這就好比通過拍照和(hé)後期比對來確定物體的移動速度,程序繁瑣且費時費力。科學家的最新發現,不僅能將電子速(sù)度轉化為更為直觀的光學信息,更為重(chóng)要的(de)是使測量方法手段更加(jiā)簡便。可以料想,有了電子速度的“雷達測速儀”,小小電子將被激發出更多“潛能”。

 

 

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