Ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории совершили удивительное открытие, которое кажется физически невозможным: они заставили поток света отбрасывать собственную тень.
Мы привыкли, что тени создаются материальными объектами - твердыми телами, жидкостями или газами, которые блокируют свет. Фотоны, частицы света, не имеют массы, поэтому считалось, что они не могут создавать тени.
«Ранее считалось, что лазерный свет не может отбрасывать тень, поскольку свет обычно проходит через другой свет без взаимодействия. Наша демонстрация очень интуитивно непонятного оптического эффекта побуждает нас пересмотреть наше представление о тени», — Рафаэль Абрахао, ведущий автор исследования.
Чтобы создать это «лазерное теневое шоу», команда просветила высокомощным зеленым лазером куб из рубина. Затем этот же куб просветили сбоку синим лазером. В результате зеленый свет заблокировал часть синего света, отбрасывая тень на экран с максимальным контрастом около 22%. По словам ученых, это эквивалентно тени, которую дерево отбрасывает в солнечный день.
Как это возможно?
Эффект работает благодаря интересной оптической физике. Там, где зеленый лазер попадает в рубин, он увеличивает количество синего света, который кристалл поглощает. Когда этот синий свет затем попадает на экран позади него, он оставляет слегка более темный контур, повторяющий форму и положение зеленого лазера.
«Тень, которую мы наблюдаем, не является каким-то умным научным аналогом или тонким техническим эффектом, а скорее настоящей тенью, которая обладает обычными характеристиками типичной тени, создаваемой материальным объектом. Мы наблюдаем обычную тень в том смысле, что ее можно увидеть невооруженным глазом, она следует контурам поверхности, на которую она падает, и она следует положению и форме объекта (лазерного луча)», — пишут ученые.
Данный эксперимент интересен, прежде всего, как проверка интригующей идеи. Тем не менее, ученые предполагают, что это открытие может привести к новым возможностям в производстве, визуализации и освещении.
Исследование опубликовано в журнале Optica.
