Физики нашли экспериментальное подтверждение теории 20-летней давности, которая связана с возможностью проникновения света сквозь твердое тело
Нидерландские физики смогли доказать на практике одну из давнишних теоретических разработок и заставить 2/3 фотонного излучения пройти сквозь твердотельный материал без потерь, пишет Membrana. Напомним, что свет является электромагнитной волной – равномерно распространяющимся от какого-либо источника возмущением электрических и магнитных полей.
Существует и такой замечательный класс объектов, как неупорядоченные материалы (disordered materials). В классическом кристалле, к примеру, все атомы образуют стройную решетку, а вот в неупорядоченном одни атомы находятся близко, другие подальше, и так далее. Отметим, что это очень перспективная технология изготовления различных сплавов.
Физики Аллард Моск и Иво Веллекоп из университета Твента решили найти экспериментальное подтверждение теории 20-летней давности. Данная теория связана с возможностью проникновения света сквозь твердое тело. Когда волна натыкается на неупорядоченный материал, различные ее участки (если продолжить аналогию с кругами на воде, то это сегменты внешней окружности волны) отражаются от мириад мини-поверхностей, образованных внутренней структурой тела. Большая часть света рассеивается, но кое-что все же проникает. Чем шире «полоса препятствий», тем больше коэффициент рассеивания.
Еще в 1980-х было разработано теоретическое обоснование возможности «протащить» волну сквозь толстый-толстый слой неупорядоченного материала без серьезных потерь. Модель получала название «Теория случайных матриц», и, согласно ей, должен существовать так называемый открытый канал внутри тела из такого материала. По каналу свет может не просто пройти насквозь, но (хотя бы частично) сфокусироваться в определенной точке. Каким образом? Вспомним ключевое слово в приведенном выше определении волны: в естественных условиях распространение возмущения происходит равномерно.
Идея в том, чтобы излучение было не равномерным, а особым образом «отформатированным»: волна должна превратиться в некое подобие военного легиона – с авангардом и арьергардом. В то время как «передовые части» фотонов рассеиваются при взаимодействии с препятствием, основная часть «боевых порядков» набегает сзади и усиливает отраженный свет – благодаря интерференции.
На практике все упиралось в создание устойчивого открытого канала. В статье, направленной на рассмотрение в журнал Physical Review Letters, голландские ученые утверждают, что им удалось добиться требуемого эффекта. Они сфокусировали лазер на непрозрачном куске гранулированного оксида цинка и с помощью цифровой камеры замерили коэффициент рассеивания света на мишени за препятствием. Затем исследователи фиксировали параметры проникающего к мишени света и соответствующим образом меняли «форму» волны – с помощью специальной жидкокристаллической линзы, которая способна как бы задерживать отдельные ее участки. Путем подгонки этого параметра ученые достигли увеличения «дальнобойности» света на 44% (по сравнению с обычным источником излучения). В итоге получилось, что сквозь непрозрачный (правда, неупорядоченный) объект можно передать 2/3 светового излучения. Вне зависимости от его толщины!
По мнению одного из авторов теории Джона Пендри из Имперского колледжа Лондона, полученные результаты «весьма глубоки и основательны». Он рад, что идея 20-летней давности наконец-то нашла экспериментальное подтверждение, и уверен в практической пользе полученного эффекта. Например, считает британский ученый, с помощью усиления передачи света сквозь твердотельные материалы можно будет создать новую диагностическую аппаратуру для медицинских целей или даже улучшить прием мобильных телефонов.
Комментарии читателей Оставить комментарий