Optica: лазерный луч может отбрасывать тень при определенных условиях

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.