Створюють тінь: фізики виявили незвичайну властивість лазерів, чому це важливо

Частинки світла, фотони, рухаються, поки не потраплять на об’єкт, через який вони не можуть пройти. Таке блокування створює тінь, тобто темряву, де світло було заблоковано. Фізики виявили щось незвичайне. Лазер, який проходить через прозорий матеріал, може змусити своє оточення стати непрозорим, майже так, наче б він відкидав власну тінь. Коли два промені лазерного світла перетинаються потрібним чином, первинний промінь не може пройти через вторинний, і створює затінену лінію у світлі, яке падає на протилежну поверхню. За словами вчених демонстрація цього оптичного ефекту змушує переосмислити уявлення про тінь. Результати дослідження прийняті до публікації в журналі Optica, пише ScienceAlert.

 

Фотони не взаємодіють один з одним за винятком особливих обставин. Якщо перетнути два промені світла, то вони пройдуть один крізь одного, ніби нічого немає. Фізики вивчили, як промені світла взаємодіють з нелінійними матеріалами. Це матеріали, взаємодія яких зі світлом не масштабується лінійним чином, що призводить до таких ефектів, як посилення, поглинання, самофокусування і реплікація частоти.

Учені вирішили провести експеримент, щоб довести, що лазери можуть блокувати світло і створювати тінь. Для цього використовували рубін, популярний матеріал для вивчення нелінійної оптики. Рубін використовували як точку зустрічі для двох лазерів — синього і зеленого.

Синій лазер направили на один бік рубіна, де він проходив крізь нього і відкидав холодне світіння на екран, тоді як зелений лазер проходив перпендикулярно першому променю лазерного світла з іншого боку.

Скрізь, де лінія зеленого світла потрапляла на молекули рубіна, відбувалося складне переміщення електронів, які піднімалися і опускалися. У результаті трохи коротша довжина хвилі синього лазерного світла була збита з пантелику рухом електронів, і її шлях через решту напівпрозорого матеріалу був заблокований.

Таким чином, зелений лазерний промінь створив темну лінію в синьому світлі, яка потрапляє на екран з іншого боку рубіна. Ця темна лінія відповідала всім критеріям, щоб її класифікували, як тінь. Тінь було видно неозброєним оком, вона відповідала контурам екрана, на який вона була відкинута, і переміщалася разом із зеленим лазерним променем, коли переміщалося джерело світла.

За слова фізиків, це відкриття розширює розуміння взаємодії світла і матерії та відкриває нові можливості для використання світла в такий спосіб, про який ще раніше не замислювалися. Вчені вважають, що нове відкриття може бути корисним для застосування в оптичних технологіях.