Světlo na míru prochází neprůhlednými překážkami, jako by tam nebyly

Dokonce i rozptýlené objekty, jako jsou mraky nebo kostky cukru, vrhají stíny, protože jsou to neuspořádaná média, která rozptylují světelné vlny. Nyní však vědci z TU Wien a Utrecht University našli způsob, jak manipulovat se světelnými vlnami, aby prošly skrz, a promítají obraz na druhou stranu tak jasně, jako by tam překážka nebyla.

Neuspořádané médium je v podstatě sbírka náhodně uspořádaných částic, jako je prášek, písek, cukr nebo dokonce mrak. Když světlo vstoupí do této skupiny drobných překážek, rozptýlí se neuvěřitelně složitým způsobem. Ale teoreticky, pokud byste byli schopni zjistit tento rozptylový vzor, ​​mohlo by být možné manipulovat se světelnými vlnami tak, aby procházely přímo skrz bez rozptylu.

A nyní se vědcům podařilo přesně to udělat s použitím oxidu zinečnatého jako rozptylového média, přičemž na jedné straně byl umístěn zdroj světla a na druhé detektor.

Prvním krokem je poznat svého nepřítele, takže tým svítil velmi konkrétními světelnými signály přes prášek a poté změřil, jak zasáhl detektor. Pomocí některých složitých matematických metod lze určit vzor rozptylu – a podle toho navrhnout specifickou světelnou vlnu ne vůbec změnit tvar vlny. Jen mírně potemněl.

„Jak jsme byli schopni ukázat, existuje velmi speciální třída světelných vln – takzvané rozptylově-invariantní světelné režimy, které vytvářejí přesně stejný vlnový vzor na detektoru, bez ohledu na to, zda byla světelná vlna vysílána pouze vzduchem. nebo zda musel proniknout komplikovanou vrstvou oxidu zinečnatého,“ říká Stefan Rotter, spoluautor studie.

Jakkoli je myšlenka nerušeného paprsku světla přes bariéru zajímavá, tým ji posunul o krok dále. Kombinací několika rozptylově neměnných světelných režimů správným způsobem vytvořili světelnou vlnu zakódovanou obrazem – v tomto případě souhvězdí Velkého vozu – a promítli ji na detektor přes oxid zinečnatý.

„Tímto způsobem, alespoň v určitých mezích, si můžete zcela svobodně vybrat, který obrázek chcete poslat přes objekt bez rušení,“ říká Jeroen Bosch, autor studie. „A skutečně bylo možné určit rozptylově neměnnou vlnu, která posílá obraz Velkého vozu do detektoru, bez ohledu na to, zda je světelná vlna rozptýlena vrstvou oxidu zinečnatého nebo ne. Na detektor vypadá světelný paprsek v obou případech téměř stejně.“

Je to fascinující práce, která staví na předchozích experimentech týmu při manipulaci se světelnými vlnami za účelem maskování objektů, jako je „neviditelný plášť“. Tento nový průlom by jednoho dne mohl vést k novým zobrazovacím technikám, které bezpečně nahlédnou skrz tělo, jako jsou rentgenové paprsky. Než však bude taková technologie realizována, bude třeba vykonat mnohem více práce.

Výzkum byl publikován v časopise Fotonika přírody.

Zdroj: TU Wien