Могут ли лазеры создавать тень? Ученые только что это сделали
Ученые продемонстрировали, что лазерный свет, в определенных условиях, может вести себя как объект и создавать тень.
Опубликовано 18 ноября 2024
Image: Abrahao et al.
Если вы думаете, что знаете, что такое тень, то вам стоит пересмотреть свои представления. Международная команда ученых показала явление, которое напоминает научную фантастику: свет, отбрасывающий тень.
Исследователи из Канады и США доказали, что в определенных условиях лазер может вести себя как объект, блокируя другой свет и создавая тень. Этот неожиданный результат, описанный в исследовании, опубликованном 14 ноября, может оказать значительное влияние на технологии, уже использующие лазеры, например, в оптоволоконных кабелях, которые применяются в HD телевизорах и высокоскоростном интернете. Это ставит под сомнение традиционное понимание природы тени.
“Свет лазера, отбрасывающий тень, ранее считался невозможным, так как свет обычно проходит сквозь другой свет,” сказал Рафаэль А. Абрахао из Национальной лаборатории Брукхейвен. “Наша демонстрация этого оптического эффекта призывает нас пересмотреть наше понимание тени.”
Исследователи показали, что лазерный луч иногда может вести себя как твердый объект и отбрасывать видимую тень. На изображении выше тень видна в виде горизонтальной линии на синем фоне. Кредит: Abrahao et al.
Эксперимент начался с обсуждения о том, как некоторые 3D диаграммы представляли лазерные лучи как твердые цилиндрические объекты с тенью, что побудило исследователей воспроизвести этот эффект в лаборатории.
Во время эксперимента команда направила зеленый лазер на рубиновый кристалл, освещая его синим лазером, расположенным перпендикулярно зеленому. В результате мощный зеленый лазер сделал рубиновый кристалл способным поглощать больше синего лазера, создавая тень в форме зеленого лазера.
Как было подтверждено, это была именно тень: она была видима невооруженным глазом, соответствовала поверхности, на которую отбрасывалась, и совпадала с позицией и формой объекта, отбрасывающего тень (зеленого лазера). Команда также измерила контраст тени относительно мощности лазера и достигла максимального контраста, аналогичного "резкости" тени от дерева в солнечный день.
Тем не менее, "лазерный эффект тени требует, чтобы рубин посредничал" в этом процессе, отметили ученые, что поднимает вопрос о том, блокируют ли фотоны в лазере свет или это атомы в рубине. То есть, неясно, является ли лазер источником тени или рубин.
Тем не менее, это открытие расширяет возможности управления одним лазером с помощью другого. Хотя практические приложения могут быть не очевидны, это побуждает нас внимательнее следить за тенями в лазерных дуэлях в кино.