荷兰特文特大学的研究人员近日发现,像牙齿、花瓣这类不透明物体同样具备聚光能力。这一颠覆传统认知的发现,有望为开发低成本光学显微镜提供全新思路。
据英国《新科学家》杂志报道,研究团队在分析如何改变光波波阵面时,偶然发现不透明材料也能引导光波汇聚。通常情况下,不透明物质会强烈散射光线,使光波无法在背光面形成焦点。然而,研究人员利用一组特殊排列的液晶元件作为波前调制器,将其置于花瓣、蛋壳等不透明物体前。当光束穿过液晶并经过不透明物体时,多个光波的波阵面发生偏折,原本发散的光线最终在物体背光面会聚成一个清晰的光点。
实验中选用的材料包括一片雏菊花瓣、一个0.4毫米厚的蛋壳、一层白色涂料以及一个1.5毫米厚的人门牙片段。结果显示,白色涂料的聚光效果最佳,其他材料也能实现聚焦,但强度稍弱。这一现象的原理在于:通过动态调控液晶阵列,可以补偿不透明介质引起的散射畸变,相当于为光线“整形”,使其重新汇聚。
荷兰研究团队表示,利用这一原理,未来或许可以用廉价的不透明物品(如涂料层、蛋壳等)制作聚光元件,从而显著降低显微镜的成本。这种基于波前整形的聚焦技术,在生物成像、光学检测等领域也具有潜在应用价值。