维也纳理工大学 信用:Allard Mosk/Matthias Kühmayer 糖为什么不透明？因为穿透一块糖的光会以一种非常复杂的方式被散射、改变和偏转
然而，来自维也纳大学和荷兰乌特勒支大学的一个研究小组现在已经能够证明，有一类非常特殊的光波并不适用于这种情况:对于任何特定的无序介质——比如你可能刚刚放入咖啡中的方糖——可以构造出定制的光束，这种光束实际上不会被这种介质改变，而只会被衰减
光束穿透介质，光图案到达另一侧，其形状与介质完全不存在时的形状相同
这种“光的散射不变模式”的想法也可以用来专门检查物体的内部
该结果现已发表在《自然光子学》杂志上
天文数字的可能波形 湍流水面上的波可以呈现无限多种不同的形状——同样，光波也可以以无数种不同的形式产生
“当你让光波通过一种无序的介质时，每一种光波模式都会以一种非常特殊的方式改变和偏转，”教授解释道
维也纳大学理论物理研究所的斯特凡·罗特说
斯特凡·罗特和他的团队正在开发描述这种光散射效应的数学方法
产生和表征如此复杂的光场的专业知识是由教授周围的团队贡献的
乌得勒支大学的阿拉德·莫斯克
“作为一种光散射介质，我们使用了一层氧化锌——一种完全随机排列的不透明白色纳米粒子粉末，”实验研究小组负责人阿拉德·莫斯克解释说
首先，你必须精确地描述这一层
你通过氧化锌粉末发出非常特殊的光信号，并测量它们如何到达它后面的检测器
由此，你可以推断出任何其他波是如何被这种介质改变的——特别是，你可以精确地计算出哪种波模式被这种氧化锌层改变，就好像在这种层中完全没有波散射一样
斯特凡·罗特说:“正如我们所能展示的，有一种非常特殊的光波——所谓的散射不变光模式，它在探测器上产生完全相同的波模式，无论光波是只通过空气还是必须穿透复杂的氧化锌层。”
“在实验中，我们看到氧化锌实际上根本没有改变这些光波的形状——它们只是整体变弱了一点，”阿拉德·莫斯克解释道
作为比较:没有散射的光束
信用:Allard Mosk/Matthias Kühmayer 光探测器上的恒星星座 尽管这些散射不变的光模式可能非常特殊和罕见，但在理论上有无限多种可能的光波，人们仍然可以找到其中的许多
如果你以正确的方式组合这些散射不变的光模式，你会再次得到一个散射不变的波形
“通过这种方式，至少在一定的范围内，你可以很自由地选择你想在没有干扰的情况下通过物体发送哪幅图像，”耶鲁安·博施说，他是该实验的博士
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学生
“在实验中，我们选择了一个星座作为例子:北斗七星
事实上，无论光波是否被氧化锌层散射，都可以确定将北斗七星图像发送到检测器的散射不变波
对探测器来说，两种情况下的光束看起来几乎一样
" 看看牢房里面 这种寻找基本不受干扰地穿透物体的光图案的方法也可以用于成像过程
“在医院里，x光用于观察身体内部——它们的波长较短，因此可以穿透我们的皮肤
但光波穿透物体的方式不仅取决于波长，还取决于波形，”从事博士工作的马提亚斯·库梅尔说
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波传播的计算机模拟学生
“如果你想把光聚焦在物体内部的某个点上，那么我们的方法开辟了全新的可能性
我们能够证明，使用我们的方法，氧化锌层内的光分布也可以得到特别的控制
“这对于生物实验来说可能很有趣，例如，你想在非常特定的点引入光，以便观察细胞内部的深处
荷兰和奥地利科学家的联合出版物已经表明，理论和实验之间的国际合作对于在这一研究领域取得进展是多么重要
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