Το Φως Δημιουργεί Σκιά: Απίστευτη Ανακάλυψη [Βίντεο]

Το να μπορεί μια δέσμη φωτός να δημιουργήσει σκιά, ακούγεται παράδοξο και τρελό, όμως οι φυσικοί κατάφεραν να αποδείξουν πως γίνεται. Χρησιμοποίησαν μια ακτίνα λέιζερ για να μπλοκάρουν μια άλλη ακτίνα λέιζερ, αν και με κάποια κρυσταλλική βοήθεια. Λένε ότι το έργο έχει τη δυνατότητα να επιτρέψει σε ένα λέιζερ να ελέγχει ένα άλλο. Ήρθε η ώρα να φτιάξουν φωτόσπαθο; Αν ναι, θέλω ένα για review!

Αν ρίξετε δύο δέσμες φωτός, ώστε να διασταυρωθούν, θα περάσει η μία μέσα από την άλλη ανενόχλητα. Αν παρατηρούμε το σημείο που φωτίζει η μία δέσμη, δε μπορούμε να αντιληφθούμε αν κάπου η δέσμη φωτός από την πηγή, έχει διασταυρωθεί με άλλη ακτίνα. Αυτό θεωρείται από καιρό μια από τις θεμελιώδεις πτυχές του φωτός, συνέπεια της έλλειψης μάζας των φωτονίων, αλλά υπάρχει μια εξαίρεση στον κανόνα…

«Το φως του λέιζερ που ρίχνει μια σκιά θεωρούνταν αδύνατη στο παρελθόν, καθώς το φως συνήθως διέρχεται από άλλο φως χωρίς να αλληλοεπιδρά», είπε ο Δρ. Raphael Abrahao, παλαιότερα από το Πανεπιστήμιο της Οτάβα, σε μια δήλωση. «Η επίδειξη ενός πολύ αντιδιαισθητικού οπτικού εφέ μας καλεί να επανεξετάσουμε την αντίληψή μας για τη σκιά».

Ως μέρος μιας ευρύτερης μελέτης για το πώς οι δέσμες φωτός μπορούν να αλληλοεπιδράσουν κάτω από ασυνήθιστες συνθήκες, ο Abrahao και οι συνεργάτες του έλαμψαν πράσινα και μπλε λέιζερ σε ορθή γωνία, ώστε να συναντηθούν σε έναν κύβο από κρύσταλλο ρουμπινιού.

Η τεχνική λειτουργεί επειδή το πράσινο λέιζερ (μήκος κύματος 532 νανόμετρα) αλλάζει τον τρόπο που ο κρύσταλλος αποκρίνεται σε ορισμένα άλλα μήκη κύματος φωτός, συμπεριλαμβανομένων των 450 nm του μπλε λέιζερ. Κατά συνέπεια, ο κρύσταλλος χρησιμεύει τώρα για να μπλοκάρει τη διαδρομή του μπλε λέιζερ, δημιουργώντας μια σκιά σε μια κοντινή επιφάνεια.

Συγκεκριμένα, το πράσινο λέιζερ οδηγεί μερικά από τα ηλεκτρόνια του κρυστάλλου σε διεγερμένη κατάσταση και όταν διασπώνται, εισέρχονται σε μια κατάσταση όπου απορροφούν το μπλε φως που διαφορετικά θα περνούσε από μέσα.  Λειτουργεί μόνο επειδή η διατομή απορρόφησης της μετάβασης που παράγεται από το πράσινο λέιζερ είναι μεγαλύτερη από αυτή του λέιζερ σε ρουμπίνι, κάτι που δεν ισχύει για τους περισσότερους κρυστάλλους.

Η σκιά που δημιουργήθηκε είναι πραγματική, όμως αμφισβητείται το αν προέρχεται από το πράσινο laser ή από τον κρύσταλλο ρουμπινιού. Ένα έγγραφο που περιγράφει το έργο γίνεται κάπως φιλοσοφικό για το τι συμβαίνει.

Αν και το έργο δεν εμπνεύστηκε από τον τρόπο που παρουσιάζεται στο φως φυσική μορφή στο σύμπαν του Star Wars , η ιδέα προέκυψε από ένα διαφορετικό είδος φαντασίας: Το λογισμικό τρισδιάστατης απεικόνισης. Μέλη της ομάδας σημείωσαν ότι τέτοιο λογισμικό μερικές φορές απεικονίζει ακτίνες λέιζερ σαν να ήταν αδιαφανείς κύλινδροι, δημιουργώντας μια σκιά στο φως που τις διασχίζει.

«Αυτό που ξεκίνησε ως μια αστεία συζήτηση κατά τη διάρκεια του γεύματος οδήγησε σε μια συζήτηση σχετικά με τη φυσική των λέιζερ και τη μη γραμμική οπτική απόκριση των υλικών», είπε ο Abrahao. «Από εκεί, αποφασίσαμε να πραγματοποιήσουμε ένα πείραμα για να δείξουμε τη σκιά μιας ακτίνας λέιζερ».

«Αυτή η ανακάλυψη διευρύνει την κατανόησή μας για τις αλληλεπιδράσεις φωτός-ύλης και ανοίγει νέες δυνατότητες για τη χρήση του φωτός με τρόπους που δεν είχαμε σκεφτεί πριν.»

Ένας ξεχασμένος βράχος δείχνει παρουσία νερού στον Άρη

«Η κατανόησή μας για τις σκιές έχει αναπτυχθεί μαζί με την κατανόησή μας για το φως και την οπτική», σημείωσε ο Abrahao. Όπως παρατηρούν οι συγγραφείς. «Σε όλη την ιστορία, οι άνθρωποι είδαν ότι οι σκιές ρίχνονταν από υλικά αντικείμενα όπως δέντρα, σύννεφα ή τη Σελήνη». Η κατανόηση του πώς σχηματίστηκαν οι σκιές ήταν ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη της προοπτικής στην τέχνη της Αναγέννησης και τον υπολογισμό της περιφέρειας της Γης από τον Ερατοσθένη.

«Αυτό το νέο εύρημα θα μπορούσε να αποδειχθεί χρήσιμο σε διάφορες εφαρμογές όπως η οπτική μεταγωγή, συσκευές στις οποίες το φως ελέγχει την παρουσία άλλου φωτός ή τεχνολογίες που απαιτούν ακριβή έλεγχο της μετάδοσης του φωτός, όπως τα λέιζερ υψηλής ισχύος», είπε ο Abrahao.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Optica.