Внутри рубина лазерный луч может отбрасывать тень при облучении другим лазером
Физики из Университета Оттавы, Канада показали, что один лазерный луч в некоторых прозрачных средах может быть непрозрачным для другого лазерного луча и отбросит тень.
За исключением особых обстоятельств, фотоны не взаимодействуют друг с другом, а пересекающиеся волны не взаимодействуют. Если скрестить два луча, они пройдут друг через друга насквозь. Поэтому бой на световых мечах невозможен.
Абрахао и его коллеги решили исследовать, может ли луч света отбрасывать тень. Они изучали взаимодействие пучков света с нелинейными материалами. Это материалы, взаимодействие которых со светом приводит к таким эффектам, как усиление, поглощение, самофокусировка и гармоники (или повторение частоты).
Ученые использовали программное обеспечение для 3D-моделирования, чтобы создать простые схемы для своих экспериментов. В этом программном обеспечении луч света был представлен в виде сплошного цилиндра, отбрасывающего тень, и физикам это показалось довольно забавным.
Лазер луч и его тень
«То, что началось как забавная беседа за обедом, привело к разговору о физике лазеров и нелинейно-оптическом отклике материалов», — говорит Абрахао. — «Мы решили провести эксперимент, чтобы продемонстрировать тень от лазерного луча».
Рубин — популярный материал для изучения нелинейной оптики, поэтому исследователи использовали его в качестве точки встречи для двух лазеров — синего и зеленого.
Свет синего лазера был направлен на одну грань рубина. Лазер проходил сквозь него и отбрасывал холодное свечение на экран, а узкий луч зеленого лазера проходил перпендикулярно первому с другой стороны.
Там, где тонкая линия зеленого света падала на молекулы рубина, происходил сложный танец поднимающихся и опускающихся электронов. В результате чуть более короткая длина волны синего света была смещена переходящими электронами, и его путь через полупрозрачный в остальном материал был заблокирован.
Поэтому зеленый лазерный луч повел себя как объект, создав темную линию в синем свете, которая попала на экран.
Эта темная линия соответствовала всем критериям, чтобы быть классифицированной как тень. Она была видна невооруженным глазом, соответствовала контурам экрана, на который отбрасывалась, и перемещалась вместе с зеленым лазерным лучом при перемещении лазерного источника.
«Это открытие расширяет наши представления о взаимодействии света и материи и открывает новые возможности для использования света такими способами, о которых мы раньше не задумывались», — говорит Абрахао. — «Наше понимание теней развивалось параллельно с нашим пониманием света и оптики. Это новое открытие может оказаться полезным в различных приложениях, таких как оптическое переключение, устройства, в которых один луч свет контролирует присутствие другого луча, или технологии, требующие точного контроля передачи света, такие как мощные лазеры».