Майкл Ирвинг
В новом эксперименте продемонстрировано нечто, что кажется физически невозможным — сам свет отбрасывает тень. Оказывается, если правильно управлять лазером, а затем направить на него сбоку другой источник света, можно создать этот странный оптический эффект.
Тени настолько привычны в повседневной жизни, что давать им определение кажется немного странным, но они представляют собой более темные участки на поверхности, где какой-либо объект блокирует падающий свет. Ключевое слово здесь — «объект»: будь то твердое тело, жидкость или газ, тени, как известно, образуются только объектами, обладающими массой.
Это должно было бы исключить свет, поскольку фотоны не имеют массы. Но в новом исследовании ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории парадоксальным образом нашли способ заставить свет отбрасывать собственную тень.
«Ранее считалось невозможным, чтобы лазерный свет отбрасывал тень, поскольку свет обычно проходит сквозь другие источники света, не взаимодействуя с ними», — сказал Рафаэль Абрахао, ведущий автор исследования. «Наша демонстрация весьма нелогичного оптического эффекта побуждает нас пересмотреть наше представление о тени».
Для создания этого лазерного теневого шоу команда направила мощный зеленый лазер через рубиновый куб. Затем куб был подсвечен синим лазером сбоку, так что зеленый свет блокировал часть синего, проецируя его контур на экран.
Команда утверждает, что эта проекция соответствует нескольким критериям тени: она видна невооруженным глазом, повторяет контуры поверхности, на которую падает, и повторяет положение и форму зеленого лазерного луча. По словам команды, она даже обладает максимальным контрастом около 22% — что эквивалентно тени, которую отбрасывает дерево в солнечный день.
Эффект достигается благодаря некоторым интригующим явлениям оптической физики. В месте попадания зеленого лазерного луча на рубин увеличивается количество поглощаемого кристаллом синего света. Когда этот синий свет затем попадает на экран позади него, он оставляет слегка более темный контур, точно повторяющий форму и положение зеленого лазерного луча. Это объяснение может привести к потенциальному семантическому спору.
«Для создания эффекта лазерной тени необходим рубин, который выступает посредником в этом блокировании, что поднимает интересный вопрос: блокируют ли освещающий свет сами фотоны в объектном лазере или же это делают атомы рубина», — пишут исследователи.
Световые волны, проходящие через материал, взаимодействуют с его атомами, создавая квазичастицы, называемые поляритонами. Команда признает, что технически именно эти поляритоны, обладающие массой, отбрасывают тень. Но с другой стороны, поляритоны все еще являются полуфотонами, и тень не могла бы отбрасываться без этих фотонов. Кроме того, это все еще напоминает первый лазерный луч во всех отношениях, описанных исследователями.
Вне зависимости от вашей точки зрения, эксперимент в основном представлял собой попытку воплотить в жизнь гипотетический вопрос: как заставить свет отбрасывать тень? Реальные практические применения могут быть не сразу очевидны, но команда предполагает, что исследование может привести к новым возможностям в области изготовления, визуализации и освещения.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Optica.
Источник: REFRACTOR
Перевод с английского
Заглавное фото Artem Bryzgalov
Саке к звездам: японский эксперимент по пивоварению на Луне
Часы La Quête du Temps предлагают экскурсию по небесным светилам
Многолетняя реставрация живописи, выполненная всего за несколько часов с помощью новой технологии
Coffee Time journal
Твой журнал на каждый день!
