你是否相信你的影子有超能力?当然,可不是忍者里头那种把影子发射出去攻击敌人。

我们影子的超能力其实是让影子覆盖地方的重量减轻。为什么呢?因为光线是有压力存在的。光压,我们可以把光看成是一些很小的微粒光子,当光子打击到物体表面并且反射回去的时候,这就像我们接乒乓球时,乒乓球打到球拍上手能感受到乒乓球的反弹力。所以在有光的地方,所有的物体也都默默承受着光的压力。而有影子没有光的地方,那才真的是无光一身轻。

图片来源:pixabay

不过光虽然有压力,但是光压特别小。地球上一平方米大小的土地上,受到太阳光的光压才相当于 1/ 1000 克的重量,也就是一根头发那么重。假如你的影子有半平方米那么大,那你给地面减轻的重量也就是半根头发。这可真是货真价实的九牛一毛啊。不过我们也别小看这九牛一毛,他们还是很有用处的。

具体使用的方式有两种,一种是把 9 头牛身上的毛都揪下来,也就是说收集超大面积的光之压力,把一张几平方公里,差不多有 1000 个足球场大小的反射薄膜安装在宇宙飞船上,作为反射光的光幡。当太阳光照射到光幡上时,此时的光压就相当可观了,加之宇宙中没有空气阻力,这光压就足以作为飞船的动力来源。

第二种使用方式是,既然光压小,那咱们就用它来操控小的物体,比头发还小还轻的物体,灰尘、细胞、细菌等等。拿细胞来举例,如果用显微镜聚焦一束激光照到一个细胞上,那么这个细胞就会像被镊子夹住一样被锁定,这就叫光镊。

光镊甚至可以夹着细胞随意移动,是不是很神奇?光镊的实际原理有点复杂,但咱们可以用一个趣味小实验来做个类比,简单地模拟一下光镊。水龙头下方的水流好比一束光,乒乓球好比细胞,当细胞运动(乒乓球)到光束下的时候,就会被吸引住,不能脱离。

为什么呢?当我们向左拉乒乓球的时候,乒乓球下方的水流也向左流动,这就好比固定住细胞的光线被向左折射,这就给了细胞一个向右的反冲力。反过来,当我们向右拉乒乓球的时候,乒乓球下方的水流向右流动,就好比光线向右折射,给了细胞一个向左的反冲力,向右拉,反冲力向左拉,反冲力向右,细胞就被牢牢固定在光线中间了。

这就是光镊的原理,你学到了吗?

文章由科普中国-星空计划(创作培育)出品,转载请注明来源。

作者:织布鸡 科普团队

审核:周晓亮 北交大物理实验室 高级工程师

来源: 星空计划

内容资源由项目单位提供