Světlo samo vrhá stín v bizarním laserovém experimentu

Nový experiment ukázal něco, co zní fyzikálně nemožné – světlo samo vrhá stín. Ukazuje se, že pokud s laserem manipulujete správně a pak do něj udeříte ze strany jiným světelným zdrojem, je možné vytvořit tento bizarní optický efekt.

Stíny jsou v každodenním životě tak známé, že je trochu divné je definovat, ale vypadají jako tmavší plocha na povrchu, kde předmět blokuje příchozí světlo. Klíčovým slovem je ve skutečnosti „objekt“ – ať už je to pevná látka, kapalina nebo plyn, stíny jsou známé pouze z hmotných objektů.

To by mělo vyloučit světlo, protože fotony jsou nehmotné. V nové studii ale vědci z Brookhaven National Laboratory našli způsob, jak paradoxně přimět světlo, aby vrhalo svůj vlastní stín.

„Laserové světlo vrhající stín bylo dříve považováno za nemožné, protože světlo obvykle prochází jiným světlem bez interakce,“ řekl Raphael Abrahao, hlavní autor studie. „Naše demonstrace velmi neintuitivního optického efektu nás zve k přehodnocení našeho pojetí stínu.“

K vytvoření této laserové stínové show tým osvítil vysoce výkonný zelený laser přes kostku vyrobenou z rubínu. Toto bylo poté osvětleno ze strany modrým laserem. Zelené světlo nakonec blokuje část modrého světla a vrhá stín na obrazovku s maximálním kontrastem asi 22 % – ekvivalentní stínu, který vrhá strom za slunečného dne, říká tým.

RA Abrahao, HPN Morin, JTR Pagé, A. Safari, RW Boyd, JS Lundeen

Efekt funguje díky nějaké zajímavé optické fyzice. Tam, kde zelený laser dopadá na rubín, zvyšuje množství modrého světla, které krystal absorbuje. Když pak toto modré světlo dopadne na obrazovku za ním, zanechá o něco tmavší obrys v přesném tvaru a poloze jako zelený laser.

„Stín, který pozorujeme, není nějaká chytrá vědecká analogie, ani jemný technický efekt, ale spíše skutečný stín, který má obvyklé vlastnosti typického stínu vytvořeného hmotným objektem,“ píší vědci. „Pozorujeme pravidelný stín v tom smyslu, že jej lze vidět pouhým okem, sleduje obrysy povrchu, na který dopadá, a sleduje polohu a tvar předmětu (laserový paprsek).

Samotný experiment byl spíše cvičením při zkoumání, zda je zajímavý nápad možný, spíše než něčím, co by mohlo mít přímé aplikace v reálném světě. Ale přesto tým naznačuje, že by to mohlo vést k novým možnostem výroby, zobrazování a osvětlení.

Výzkum byl publikován v časopise Optika.

Zdroj: Optica přes Eurekalert