Ученые открыли свойство лазеров, считавшееся невозможным

Исследователи провели эксперимент с кристаллом рубина.

Американские физики из Брукхейвенской национальной лаборатории обнаружили неожиданное свойство лазерного луча. Оказалось, что при некоторых обстоятельствах поток светового излучения может отбрасывать тень, что считалось невозможным. Исследование опубликовано в научном журнале Optica.

«Ранее считалось, что лазерный свет, отбрасывающий тень, невозможен, поскольку свет обычно проходит сквозь другой свет, не взаимодействуя с ним. Демонстрация этого крайне неочевидного оптического эффекта побуждает пересмотреть наше представление о тени», — заявил соавтор открытия Рафаэль Абрахао.

Исследователи провели эксперимент с кристаллом рубина, популярным материалом для изучения необычных свойств света. Они направили зеленый и синий лазеры в рубин под прямым углом друг к другу. На экране напротив синего лазера они увидели темную линию, где зеленый лазер блокировал синий свет, выходящий из кристалла.

Это любопытное явление возникает из-за свойства самого рубина. Когда зеленый лазер встречает атомы на своем пути через кристалл, он дает электронам в этих атомах немного дополнительной энергии. В своем высокоэнергетическом состоянии эти электроны могут поглощать синий свет от второго лазера. Таким образом, зеленый лазерный луч ведет себя как объект, блокируя синий свет и отбрасывая темную линию на экран.

Эта темная линия соответствовала всем критериям тени: она была видна глазу, имела форму объекта, блокирующего освещение, и перемещалась, когда исследователи двигали зеленый лазер.

Ученые также обнаружили, что они могут настраивать интенсивность зеленого лазера, чтобы создавать более темную или более светлую тень. Максимальный контраст между освещенными и затененными областями на экране составил около 22%, что аналогично контрасту тени дерева в солнечный день.

По словам исследователей, их открытие может найти практическое применение в различных оптических устройствах.