http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2419 Sciscape新闻报导 [Jan 05, 2009] 物理：光动量增加?还是减少? 编辑 tslim 报导 光在透明的物质中传播时，其动量到底是增加还减少？对於这个争议了一百多年问题，科 学家试图利用脉冲雷射光打入细光纤中，并观察光纤的弯曲情况来回答这个问题。 光在物质中的速度比在真空中还慢，这是学过物理的人都知道的。因此在1908年德国数学 家Hermann Minkowski认为当光的速度减少，其动量应该增加。然而在隔一年，德国的物 理学家Max Abraham却宣称动量会随着速度的减少而减少。从一般的物理定义来看，当速 度减少时，当然动量是减少的，因此Abraham似乎是对的。不过Minkowski是从量子物理的 观点切入，认为当光的波长缩短(光在物质中，由於频率不变，速度减少波长就随之缩短) ，动量就随之增加。许多的理论论证多指向Abraham是正确的，但是多数的实验证据却较 支持Minkowski。不过在实验上有一个很大的困难点，就是要如何认定光在透明介质中的 动量。光在介质中复杂的动量传递会让研究人员无法直接观察到光的动量，使得之後对实 验结果的解释也会变得含糊不清。因此在实验上要很小心的将光的动量与物质隔绝开来， 并避免一些不必要的效应进入，例如热效应。 在中国广州中山大学的物理学家Weilong She及其同僚在2008年12月12日出版的Physical Reveiw Letters中发表了一个简单的方法，可以直接量测到光从真空中到介质里的动量变 化。她们利用0.5微米直径，1.5厘米长的矽光纤设计了一个实验。研究人员让光纤垂直垂 吊着，并使用波长650奈米，270毫秒宽的脉冲雷射光从上方打入光纤中。当脉冲光从光纤 的下方出来时，若动量增加，则会造成光纤反弹(就像你一开始静止站在船上，然後往船 外跳，你的动量增加，船就会被你往後推。)；反之若动量减少，则会有一股拉力把光纤 往下拉。她们观察到当脉冲光出来时，光纤是往後弯曲的，可见光在真空中的动量是比较 大的，符合Abraham的说法。 研究人员更进一步利用较长的光纤以及连续波雷射做了另一个实验，也得到了同样的结果 。她们看到光纤的尖端就像悬摆一样向旁边摆动大约30微米，其所对应的力与她们预测推 算的值差不多(小於亿万分之一牛顿)。她们也证明热效应在此实验中太小而不会影响到光 纤的运动。 英国University of Glasgow的Miles Padgett表示，其实还有很多原因会造成光纤弯曲。 所以他认为这虽然这个工作对Abraham-Minkowski争议是个非常有建设性的贡献，但似乎 还无法让其画上句点。他表示，或许刚好这个特殊的实验装置比较接近Abraham，因为大 部分的实验都比较支持Minkowski。不过，英国University of Essex的Rodney Loudon却 表示，之前的实验都是研究复杂的物体及跟光子动量的间接关系，相反的，She等人的这 个时验却能够量测到简单的物理量，并直接以Abraham动量去表示。 参考来源： Physical Review Focus: Light Bends Glass 本文版权声明与转载授权资讯： 本文采"姓名标示─非商业性─禁止改作"之创用CC转载授权模式，详细版权声明与转载规 定请见 http://sciscape.org/copyright.php，首次转载本站新闻报导者请务必详读。 This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 2.5 Taiwan License. 若对本文内容有所建议与指正，请至本文专属讨论串。 --

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