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

Частинки світла, фотони, рухаються, поки не потраплять на об'єкт, через який не можуть пройти. Таке блокування створює тінь, тобто темряву, де світло було заблоковано. Фізики виявили дещо незвичайне. Лазер, що проходить через прозорий матеріал, може змусити своє оточення стати непрозорим, майже так, ніби він відкидає власну тінь. Коли два промені лазерного світла перетинаються потрібним чином, первинний промінь не може пройти через вторинний, створюючи затемнену лінію у світлі, що 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, вони пройдуть один через одного, ніби нічого не сталося. 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 та реплікація частоти.

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

Синій лазер направили на одну сторону рубіна, де він проходив через нього і відкидав холодне світіння на екран, в той час як зелений лазер проходив перпендикулярно до першого променя лазерного світла з іншого боку.

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

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

За словами фізиків, це відкриття розширює розуміння взаємодії світла і матерії та відкриває нові можливості для використання світла таким чином, про який раніше не думали. Вчені вважають, що нове відкриття може бути корисним для застосування в оптичних технологіях.