一个被照亮的水滴创造了一个光学原子

将光照射在水滴上会产生类似于原子中发生的效果。这可以帮助我们了解原子是如何工作的，哥德堡大学的研究人员在一篇新的期刊文章中写道。

如果你在伦敦圣保罗大教堂圆顶的墙壁旁窃窃私语，你会发现声音从圆顶的墙壁一路反射回来，在对面也能听到。这就是为什么大教堂的圆顶被称为“耳语画廊”的原因。

当一束光照射到水滴中时，也会产生同样的效果。光线一遍又一遍地从水滴的内壁反弹，在水滴内部绕来绕去。当它的周长是光波长的倍数时，就会产生共振现象，就像大教堂穹顶内的声音一样，让水滴的光芒更加明亮。

液滴闪烁

“在我们的激光实验中，我们可以看到光被困在水滴内。当液滴因蒸发而收缩时，每当它的大小合适时，它似乎就会闪烁，从而产生共振现象，”哥德堡大学物理学博士生 Javier Marmolejo 说，他是一项新研究的主要作者，该研究发表于物理评论快报。

得益于获得诺贝尔奖的光镊技术，研究人员可以使用从两个方向瞄准水滴的激光束捕获水滴。激光束在水滴中折射并散射，将光捕获在内部。

你无法改变圣保罗大教堂圆顶的大小，但水滴在蒸发时会改变大小。然后，研究人员发现液滴如何以类似于在不同波长的光照射下从原子发射电子时发生的方式闪烁。他们还能够使用量子力学类比来解释共振——散射最大时液滴的大小——如何对应于原子的能级。这使得液滴成为原子模型，并具有大小可变的额外好处。它提供了关于光如何散射的更深入的见解，同时作为理解原子如何工作的模型。

对药物研究有用

“由于水滴大约是原子的 100,000 倍，我们得到了一个肉眼可见的原子模型，即‘光学原子’，”Javier Marmolejo 说。

激光光谱学生成有关原子和分子中的能级、键和结构的数据。类似地，来自水滴的散射光的光谱产生了关于实际水滴的数据。研究人员说，这可用于高精度测量微小液滴的蒸发速率。这一发现可以应用于水以外的液体，并且在研究药物吸入器中的气溶胶液滴时可能会有用，例如。研究人员还指出，这项技术提供了一种分析水质的新方法。

“水中的少量污染物会改变水滴闪烁的方式，这为快速简便地测量水滴中的化学或生物污染物提供了可能性，”Javier Marmolejo 说。

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