Странный Светогибкий Эксперимент Превращает Ученых В «Конусообразные Головы»

{h1}

Деформация света, похожая на воронку, заставила ученых переписать традиционные уравнения. Изменяя границу между двумя средами, физика может изгибать свет причудливыми способами, превращая себя в конусы.

Ученые изобрели умопомрачительное и легковесное открытие, сделав вид света, похожего на забавный дом, который бросает вызов существующим законам физики.

На протяжении веков простые уравнения (преподаваемые каждый год ученикам-физикам старших классов) описывали, как свет движется через различные среды, например из воздуха в стекло. Однако теперь исследователи обнаружили, что если граница между средами достаточно сложна (в данном случае, покрытой наноразмерными проводами), эти законы больше не применяются.

Открытие побудило физиков переписать традиционные уравнения для учета характеристик граничной поверхности. В большинстве случаев, когда применяются эти измененные уравнения, новые законы упрощаются до их традиционных форм, но иногда они показывают, что свет может вести себя невероятно странным образом.

«Используя дизайнерские поверхности, мы создали эффект забавного зеркала на плоской плоскости», - сказал исследователь Федерико Капассо из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук. «Наше открытие переносит оптику на новую территорию и открывает двери для захватывающих разработок в области технологий фотоники».

Помимо открытия законов физики, новая находка позволила исследователям создать несколько дурацких картин. Например, они смоделировали изображение своей лабораторной группы так, как оно будет выглядеть в зеркале, покрытом нано-проводами. Результат: портрет ученых, выглядящих конусами. [Смотрите изображения]

Скорость света

Хотя теория специальной теории относительности Эйнштейна показала, что скорость света представляет собой универсальное ограничение скорости, это не означает, что свет не может двигаться с разными скоростями в разных материалах. Например, когда свет проходит через такую ​​среду, как стекло или вода, он движется медленнее, чем при движении в вакууме (то есть когда он движется с характерной «скоростью света» - около 671 млн. Миль в час, или 1 080 млн. Километров в час ).

Традиционные физические законы описывают, как перемещение из одной среды в другую заставляет свет преломляться или менять направление. Эти законы игнорировали границу между двумя средами, потому что эта граница, казалось, не меняла способ движения света.

Но в недавнем эксперименте в лаборатории Капассо исследователи показали, что когда граница содержит особый рисунок, в данном случае массив крошечных золотых антенн, выгравированных на поверхности кремния, эти законы больше не применяются.

Ученые обнаружили, что антенны временно задерживают свет, удерживая его энергию в течение короткого времени, прежде чем отпустить его. Создавая границу для этих типов антенн, исследователи могли изгибать свет еще до того, как он попал в кремний. В зависимости от шаблона, свет будет отражаться и преломляться причудливыми способами.

«Обычно поверхность, подобная поверхности пруда, представляет собой просто геометрическую границу между двумя средами, воздухом и водой», - говорит руководитель исследования Наньфан Ю, научный сотрудник лаборатории Капассо. «Но теперь, в этом особом случае, граница становится активным интерфейсом, который может гнуть свет сам по себе».

Переписывая законы

После экспериментов физики вернулись к чертежной доске, чтобы переформулировать традиционные уравнения света. Они добавили новые термины в уравнения, представляющие влияние границы между двумя средами, чтобы объяснить свои выводы.

«Благодаря включению градиента фазовых разрывов через интерфейс, законы отражения и преломления становятся законами проектирования, и появляется множество новых явлений», - сказал Зено Габурро, приглашенный ученый в лаборатории Капассо. «Отраженный луч может отражаться назад, а не вперед. Вы можете создать отрицательное преломление».

В конечном счете, ученые обнаружили, что манипулирование границей может изменить цвет (частоту световых волн), яркость (амплитуду) и поляризацию света для создания нестандартных причудливых световых лучей. Один такой луч, который удалось сделать команде, создал поток света в форме штопора с плоской поверхности.

Исследователи говорят, что их находка может привести к различным применениям в производстве линз и оптики. Они сообщают об их открытии в выпуске журнала «Наука» от 2 сентября.

Вы можете следить за старшим писателем SPACE.com Кларой Московиц в Твиттере @ClaraMoskowitz.Чтобы узнать больше научных новостей, следите за WordsSideKick.com в твиттере @wordssidekick.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com