Samotné svetlo vrhá tieň v bizarnom laserovom experimente
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 19. 11. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Nový experiment dokázal niečo, čo znie ako fyzikálne nemožné, a to, že svetlo samotné môže vrhať tieň. Ukázalo sa, že ak správne manipulujete s laserom a potom ho zasiahnete zboku iným zdrojom svetla, je možné vytvoriť tento bizarný optický efekt.
Tiene sú v každodennom živote také známe, že je trochu zvláštne ich definovať, ale objavujú sa ako tmavšia oblasť na povrchu, kde objekt blokoval prichádzajúce svetlo. Kľúčové slovo je vlastne „objekt“, či už ide o pevnú látku, kvapalinu alebo plyn, tiene sú známe len pri objektoch s hmotnosťou.
To by malo vylúčiť svetlo, pretože fotóny sú bez hmotnosti. V novej štúdii však vedci z Brookhavenského národného laboratória našli spôsob, ako paradoxne dosiahnuť, aby svetlo vrhalo svoj vlastný tieň.
„Laserové svetlo vrhajúce tieň sa predtým považovalo za nemožné, pretože svetlo zvyčajne prechádza cez iné svetlo bez interakcie,“ povedal Raphael Abrahao, hlavný autor štúdie. „Naša demonštrácia veľmi neintuitívneho optického efektu nás vyzýva, aby sme prehodnotili našu predstavu o tieni.“
Na vytvorenie tejto laserovej tieňovej šou tím posvietil vysoko výkonným zeleným laserom cez kocku vyrobenú z rubínu. Tá bola potom z boku osvetlená modrým laserom, takže zelené svetlo nakoniec zablokovalo časť modrého svetla a premietlo jej obrys na obrazovku.
Tím tvrdí, že táto projekcia spĺňa niekoľko kritérií tieňa. Konkrétne, je viditeľná voľným okom, sleduje obrysy povrchu, na ktorý dopadá, a sleduje polohu a tvar zeleného laserového lúča. Dokonca má maximálny kontrast približne 22 %, čo zodpovedá tieňu, ktorý vrhá strom za slnečného dňa, tvrdí tím.
Tento efekt funguje vďaka zaujímavej optickej fyzike. V mieste, kde zelený laser dopadá na rubín, sa zvyšuje množstvo modrého svetla, ktoré kryštál absorbuje. Keď potom toto modré svetlo dopadne na obrazovku za ním, zanechá o niečo tmavší obrys v presnom tvare a polohe ako zelený laser. Toto vysvetlenie môže priniesť potenciálny sémantický spor.
„Efekt laserového tieňa si vyžaduje rubín, ktorý toto blokovanie sprostredkuje, čo vyvoláva zaujímavú otázku, či fotóny v objektovom laseri samy blokujú osvetľujúce svetlo, alebo sú to skôr atómy v rubíne,“ hovorí tím.
Svetelné vlny prechádzajúce materiálom sa spájajú s jeho atómami a vytvárajú kvázi častice nazývané ako polaritóny. Tím pripúšťa, že technicky sú to práve tieto polaritóny, ktoré majú hmotnosť a vrhajú tieň. Ale na druhej strane, polaritóny sú stále polfotóny a tieň by nemohol byť vrhaný bez týchto fotónov. Taktiež sa stále podobá aj na prvý laserový lúč, a to všetkými spôsobmi, ktoré výskumníci načrtli.
Bez ohľadu na to, na ktorej strane stojíte, experiment bol hlavne cvičením v skúmaní, ako uviesť do života hypotetickú otázku - ako môžeme prinútiť svetlo, aby vrhalo tieň? Uplatnenie v reálnom svete nemusí byť hneď jasné, ale tím naznačuje, že výskum by mohol viesť k novým možnostiam výroby, zobrazovania a osvetlenia.
Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Optica.
