24 °C

Специални светлинни вълни преминават през непрозрачни материали без промяна

    Специални светлинни вълни, които могат да проникнат дори в непрозрачни материали, сякаш материалът дори не е бил там. Те са създадени от изследователи от университета в Утрехт и от Техническия университет във Виена (TU Wien).

    Защо захарта не е прозрачна? Защото светлината, която прониква в бучка захар, се разсейва, променя и отклонява по много сложен начин.

    Както обаче изследователският екип успя да покаже, има клас от много специални светлинни вълни, за които това не се отнася: за всяка специфична неподредена среда - като например бучка захар - могат да се конструират специални светлинни лъчи, които на практика не се променят от тази среда, а само отслабват. Светлинният лъч прониква през средата и от другата страна пристига светлинен модел (патерн), който има същата форма, сякаш средата изобщо не е там.

    Тази идея за „инвариантни режими на разсейване на светлина“ може да се използва и за конкретно изследване на вътрешността на обектите. Резултатите вече са публикувани в списание Nature Photonics.

    Астрономически брой на възможните форми на вълни

    Вълните на турбулентна водна повърхност могат да приемат безкраен брой различни форми - и по подобен начин светлинните вълни също могат да бъдат в безброй различни форми.

    „Всеки от тези модели на светлинни вълни се променя и отклонява по много специфичен начин, когато го изпращате през неподредена среда“, обяснява проф. Стефан Ротер (Stefan Rotter) от Института по теоретична физика в TU Wien.

    Заедно със своя екип Стефан Ротер разработва математически методи за описване на такива ефекти на разсейване на светлината. Принос към опита за създаване и характеризиране на такива сложни светлинни полета има и екипът на проф. Алард Моск (Allard Mosk) от Университета в Утрехт.

    „Като разсейваща светлината среда използвахме слой цинков оксид - непрозрачен, бял прах от напълно произволно подредени наночастици“, обяснява Алард Моск, ръководител на експерименталната изследователска група.

    Първо, трябва точно да се характеризира този слой. Излъчват се много специфични светлинни сигнали през цинковия оксид и се измерва как стигат до детектора зад него. От това може да се направи извод как тази среда променя коя да е вълна - по-специално, може да се изчисли как определен модел на вълната ще се измени от този слой цинков оксид така, сякаш вълновото разсейване изцяло липсва в този слой.

    „Както успяхме да покажем, има много специален клас светлинни вълни - т. нар. инвариантни (неизменнни) за разсейване светлинни режими, които произвеждат абсолютно еднакъв модел на вълната върху детектора, независимо дали светлинната вълна е била изпратена само през въздуха или е трябвало да проникне през сложния слой цинков оксид“, разказва Стефан Ротер.

    „В експеримента се вижда, че цинковият оксид всъщност изобщо не променя формата на тези светлинни вълни - те просто стават само малко по-слаби“, обяснява Алард Моск.

    Звездно съзвездие на светлинния детектор

    Колкото и специални и редки да са тези разсейващо-инвариантни светлинни режими, с теоретично неограничения брой възможни светлинни вълни, все пак може да се намерят много от тях. И ако се комбинират няколко от тези инвариантни за разсейване на светлинни режими по правилния начин, отново се получава разсейващо-инвариантна форма на вълната.

    „По този начин, поне в определени граници, сте напълно свободни да избирате кое изображение искате да изпратите през обекта без разсейване“, коментира Йерун Бош (Jeroen Bosch), член на екипа. „За експеримента избрахме за пример съзвездието Голямата мечка. И наистина бе възможно да се определи разсейващо-инвариантна вълна, която изпраща изображение на Голямата мечка към детектора, независимо дали светлинната вълна се разсейва от слоя цинков оксид или не. За детектора светлинният лъч изглежда почти еднакво и в двата случая".

    Поглед вътре в клетките

    Този метод за намиране на светлинни патерни, които проникват в обект до голяма степен незасегнати, може да се използва за сканиране и изобразяване.

    „В болниците рентгеновите лъчи се използват за преглед - те имат по-къса дължина на вълната и следователно могат да проникнат в кожата ни. Но начинът, по който светлинната вълна прониква в даден обект, зависи не само от дължината на вълната, но и от формата на вълната“, отбелязва Матиас Кюмайер (Matthias Kühmayer), който работи по компютърни симулации на разпространение на вълните. „Ако искате да фокусирате светлината вътре в даден обект в определени точки, тогава нашият метод отваря напълно нови възможности. Успяхме да покажем, че с помощта на нашия подход разпределението на светлината вътре в слоя цинков оксид може също да бъде контролирано специално".

    Това може да е интересно например и за биологични експерименти, когато искате да осветите много специфични точки, за да погледнете дълбоко в клетките.

    Справка: “Scattering invariant modes of light in complex media” by Pritam Pai, Jeroen Bosch, Matthias Kühmayer, Stefan Rotter and Allard P. Mosk, 8 April 2021, Nature Photonics. DOI: 10.1038/s41566-021-00789-9

    Източник: Indestructible Light Beam: Special Light Waves Created That Can Penetrate Even Opaque Materials, Scitech daily

    Източник: nauka.offnews

    Facebook коментари

    Коментари в сайта

    Хороскоп за 13.05.2021

    Хороскоп за Овен

    Овен
    Не мислете за нищо, което ви натоварва и избягвайте хора, които ви създават притеснения. Посветете деня си на приятни занимания, за да се разтоварите от стреса. Направите ли го, ще имате спокоен ден в компанията на обичани хора. Други от вас ще се подготвят за гости от далече или сами ще пътуват.
    13 май 2021

    Хороскоп за Телец

    Телец
    Днес ще берете плодовете на усилията от последните дни. Може да възникнат непредвидени ситуации,но с вродената си интелигентност и находчивост ще се справите с лекота. Вземете инициативата в свои ръце, за да сте сигурни, че ще изкарате една чудесна вечер.
    13 май 2021

    Хороскоп за Близнаци

    Близнаци
    Днес сте изпълнени с енергия и желание за действие. Захващате се последователно с какво ли не, но успявате да го свършите по-най добрия начин. Затова ви съветвам да използвате момента и да изберете нещо наистина важно за професионалното ви развитие. Ще срещнете съпричастност и доброта, което е добър знак.
    13 май 2021

    Хороскоп за Рак

    Рак
    Имате конкретни планове за този ден и сте твърдо решени да ги свършите, особено ако вече сте били възпрепятствани да го сторите. Добре ще е ако работите съвместно с други хора, които могат да ви бъдат полезни с ценни идеи и съвети. На ваш близък му предстои пътуване, ще ви се наложи да отделите време и за него. Добри финансови постъпления.
    13 май 2021

    Хороскоп за Лъв

    Лъв
    Чувствате се объркани и се лутате ту в една ту в друга посока. Внимавайте ласкателствата на приближен човек да не ви подведат към необмислени действия. Спокойно можете да избягате от светската суета сред семейството си, което ще ви утеши с непринудеността си.
    13 май 2021

    Хороскоп за Дева

    Дева
    Днес заложете на умението си да общувате. Ще ви донесе възможности за изява на талантите и подготвеността ви. Наред с добрите новини обърнете внимание на здравето си, което може да ви създаде проблеми. Притеснения са възможни и по линия на по-възрастните родители или близки хора.
    13 май 2021

    Хороскоп за Везни

    Везни
    Доверието, с което се ползвате сред колегите си ще благоприятства участието ви в общ проект. Старанието ви е забелязано и в крайна сметка ще се отрази положително на финансите ви. Ще получите предложения, които с времето ще задълбочите в нови позиции. Може би трябва да се ориентирате в тази посока.
    13 май 2021

    Хороскоп за Скорпион

    Скорпион
    Прибягвате до изпитани методи, за да постигнете целите си. Нека обаче това не става за сметка на някой, от чиято помощ скоро може да имате нужда. Опитайте се да бъдете в крак с времето, дори ако трябва да пренебрегнете ваши стари прийоми.
    13 май 2021

    Хороскоп за Стрелец

    Стрелец
    Ако работата ви днес е свързана с контакти, бъдете сигурни, че ще успеете да свършите всичко точно така, както сте го планирали. Радвате се на подкрепата на близките си, които ще ви бъдат от полза със съвети по всяко време. Отношенията ви с любимия човек зависят в огромна степен от вас.
    13 май 2021

    Хороскоп за Козирог

    Козирог
    Финансовите ви постъпления днес ще ви позволят да си отдъхнете. Разчитайте на приятелите си в евентуален труден за вас момент. Събират ви се доста предизвикателства, но са напълно във възможностите ви. При работа с валута бъдете внимателни. За някои от вас - пътуване в чужбина, или ще сте привлечени от някой, който се връща от там.
    13 май 2021

    Хороскоп за Водолей

    Водолей
    Днес сте творчески настроени и съсредоточени в работата си. Сигурни сте в това, което правите и това проличава в добре свършената ви работа. Не се колебайте да използвате познанствата си относно разрешението на сериозен професионален въпрос.
    13 май 2021

    Хороскоп за Риби

    Риби
    С професионалният си подход към служебен проблем ще създадете нужната организация и условия за благоприятното му решаване. Не подценявайте качествата и на партньорите си, работете за общите си интереси и живейте в мир със себе си. Не бъдете мнителни, или поне не го показвайте.
    13 май 2021
    Последни новини