水滴中的等離子體可能改進大氣監測技術

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科學家可以使用雷射探測雲層和大氣汙染的成分,這種過程被稱為雷射雷達(LiDAR)。透過測量大氣反射回的光量,可以計算出細小有害化學物質(如一氧化二氮、二氧化硫和臭氧)的濃度。關於液滴大小的更詳細資訊可以更好地理解汙染物運動,但此類資料更難獲得。為此,《物理評論快報》7月15日刊登的研究結果可能有所幫助。研究人員報告說,極短的雷射脈衝可以在微小的水滴內產生強烈的等離子體,導致光優先反射回雷射源。不同大小的液滴以不同的程度聚焦雷射脈衝,產生獨特的發射光波長,這可能為氣溶膠尺寸分佈提供重要的線索。

法國里昂第一大學的Jean-Pierre Wolf和他的同事向直徑小於70微米的單個水滴發射了飛秒雷射脈衝。該團隊發現,微觀球體反射回雷射源的光比向任何其他方向傳送的光強35倍。研究人員認為,這種現象的出現是由於在水滴內部形成了奈米級等離子體,其溫度足以在可見光譜中發射光。

儘管需要進一步的測試來確定該技術如何應用於涉及多個液滴的情況,但研究人員認為,超短高強度雷射脈衝可能會增強雷射雷達(LiDAR)訊號。他們寫道:“來自水滴或生物製劑的後向增強等離子體發射光譜可能對遠端確定大氣氣溶膠的成分具有吸引力。”

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