Lasersko svjetlo može bacati sjenu

Može li svjetlost sama bacati sjenu? Možda zvuči kao filozofska zagonetka, ali istraživači su otkrili da pod određenim uvjetima laserska zraka može djelovati poput neprozirnog objekta i bacati sjenu. Ovo otkriće dovodi u pitanje tradicionalno razumijevanje sjena i otvara nove mogućnosti za tehnologije koje bi mogle koristiti lasersku zraku za kontrolu druge laserske zrake.

"Ranije se smatralo da je lasersko svjetlo koje baca sjenu nemoguće jer svjetlo obično prolazi kroz drugo svjetlo bez interakcije", rekao je voditelj istraživačkog tima Raphael A. Abrahao iz Nacionalnog laboratorija Brookhaven koji se nalazi u sklopu Ministarstva energetike Sjedinjenih Država.

U časopisu Optica, istraživači opisuju kako su upotrijebili kristal rubina i specifične valne duljine lasera kako bi pokazali da laserska zraka može blokirati svjetlost i stvoriti vidljivu sjenu zbog nelinearnog optičkog procesa. Ovaj se učinak događa kada svjetlost stupa u interakciju s materijalom na način ovisan o intenzitetu i može utjecati na drugo optičko polje.

"Naše razumijevanje sjena razvilo se ruku pod ruku s našim razumijevanjem svjetla i optike", rekao je Abrahao. "Ovo novo otkriće moglo bi se pokazati korisnim u različitim primjenama kao što su optički prekidači, uređaji u kojima svjetlost kontrolira prisutnost druge svjetlosti ili tehnologije koje zahtijevaju preciznu kontrolu prijenosa svjetlosti, poput lasera velike snage."

Istraživači su usmjerili zeleni laser velike snage kroz kocku napravljenu od standardnog kristala rubina i osvijetlili je plavim laserom sa strane. Kada zeleni laser uđe u rubin, on lokalno mijenja odgovor materijala na plavu valnu duljinu. Zeleni laser djeluje kao običan objekt, dok plavi laser djeluje kao osvjetljenje.

Interakcija između dva izvora svjetlosti stvorila je sjenu na ekranu koja je bila vidljiva kao tamno područje gdje je zeleni laser blokirao plavu svjetlost. Zadovoljavala je sve kriterije za sjenu jer je bila vidljiva golim okom, pratila konture površine na koju je pala te pratila položaj i oblik laserske zrake koja je glumila objekt.

Efekt laserske sjene posljedica je optičke nelinearne apsorpcije u rubinu. Učinak se javlja jer zeleni laser povećava optičku apsorpciju plave iluminirajuće laserske zrake, stvarajući odgovarajuće područje u iluminirajućoj svjetlosti nižeg optičkog intenziteta. Rezultat je tamnije područje koje se pojavljuje kao sjena zelene laserske zrake.

Istraživači su eksperimentalno mjerili ovisnost kontrasta sjene o snazi ​​laserske zrake, pronalazeći maksimalni kontrast od približno 22%, sličan kontrastu sjene stabla na sunčanom danu. Također su razvili teorijski model i pokazali da može točno predvidjeti kontrast sjene.

Istraživači kažu da iz tehnološke perspektive učinak koji su pokazali pokazuje da se intenzitet odaslane laserske zrake može kontrolirati primjenom drugog lasera. Zatim planiraju istražiti druge materijale i druge valne duljine lasera koji mogu proizvesti slične učinke.