光的折射和反射定理是几何光学的基础。并且加拿大耶鲁学院化学学家用一系列实验演示了光线的传播可以不遵照这种精典定理。这意味着，其实有三天当你用一块平面镜打量自己长相时，见到的却是哈哈镜的变型疗效。
这项成果9月2日发表在英国《科学》杂志上，第一作者虞北方目前在耶鲁学院工程和应用科学大学做博士后研究，虞北方2004年专科结业于成都学院电子学系，2009年在耶鲁学院获博士学位。
光在不同介质中的传播速率不一样。当一束光从空气中斜射向水底，光束的传播方向会发生改变，这就是所谓的折射现象。它的确切叙述即折射定理是好多年前由化学学家斯涅尔、数学家笛卡尔以及费马确立的。这一定理表明，光线在界面的折射角仅由光在两种物质中的传播速率决定。而早在古埃及时期由欧几里德发觉的反射定理更简单：光的反射角等于入射角。
精典的反射和折射定理都很自然地觉得一个界面仅仅是分辨两种物质的理想边界，换句话说，是两种介质而不是它们的截面影响了光的传播。耶鲁学院研究人员的创新在于意识到界面可以成为决定光的传播的诱因。她们的实验表明，精美设计的界面就能干预光的传播。
研究人员借助多晶硅和空气界面处一层薄薄的金属阵列来演示一系列违反精典反射和折射定理的现象。这个阵列中的每位组成单元都类似微小的英语字母“V”，其大小和宽度都远大于光的波长以及入射光束横截面的规格。这种“V”字形的单元的大小、夹角和朝向都不同，这样设计是为了控制光波和不同单元的互相作用时间：每位金属“V”都类似一个光的圈套，才能将光波“囚禁”一段时间再释放下来。
阵列的设计促使这个“囚禁”时间沿界面从右向左线性降低，这样虽然垂直入射，光束不同部份经历不同的时间延后，透射以及反射光束就不再顺着垂直于界面的方向传播了。而当光以倾斜的角度入射，按不同的“界面”设计，反射和折射光可以被操纵朝向任何方向。反射角不一定等于入射角，反射光甚至可以被“反弹”回光源方向光的折射定律课件免费，而不是像通常情况那样折向远离光源方向。这就是平面镜可以有哈哈镜的疗效的诱因。
借助界面来控制光束不同部份的码流是一个具有革新意义的概念。虞北方告诉新华社记者，她们已用这些人工界面形成了“光涡旋”，这些奇特的光束在空间里螺旋前进光的折射定律课件免费，因此可以拿来操纵旋转微小的漂浮颗粒。他预计，这一概念将衍生出一系列有用的光学器件，例如可以纠正相差的纤薄平面聚焦镜架、可以采集大范围入射阳光的太阳能凝聚装置。耶鲁学院目前已就这一成果提出专利申请。（来源：科学网）