|  | 2 февраля 2015 | Новости науки и техники

Ученым удалось "сплести" из света ленту Мебиуса

Лента Мебиуса из света


Международная группа ученых, в состав которой вошли ученые из Канады, Европы и США, произвела ряд экспериментов, в ходе которых им удалось "сплести" разные виды лент Мебиуса из лучей света. Это, в свою очередь, послужило подтверждением теории о том, что электромагнитные поля и волны могут принимать такие специфические формы. Ленту Мебиуса создать очень просто, возьмите бумажную полоску, закрутите ее на половину полного оборота и склейте ее концы. В результате получается уникальный трехмерный объект, имеющий только одну сторону. Миллионы школьников по всему земному шару делают ленты Мебиуса каждый год, но такие экзотические объекты в природе являются очень большой редкостью.

"Свет, закрученный в виде ленты Мебиуса, является одним из немногих примеров структуры Мебиуса естественного происхождения, существующих в окружающем нас мире" - рассказывает Роберт В. Бойд (Robert W. Boyd), профессор оптики и физики из университета Рочестера.

Известно, что свет является электромагнитными волнами, состоящими из электрического и магнитного поля, колеблющихся в перпендикулярных направлениях. Направление, в котором происходят колебания электрического поля света, называется его поляризацией. Все источники света естественного происхождения и большинство источников искусственного происхождения излучают неполяризованный свет, в котором поляризация каждого фотона является случайной величиной. Но, стоит такому свету отразиться о какой-либо поверхности, к примеру, стекла или воды, он становится поляризованным в определенном направлении, параллельном плоскости отражающей поверхности.

В своих экспериментах ученые использовали свет, характеристики которого очень далеки от характеристик света от обычных источников. Это был сильно фокусированный луч лазера, свет которого имел только одно определенное значение поляризации и определенную картину распределения интенсивности в луче. Такой свет называется сильно структурированным светом, его электрическое поле колеблется сразу во всех трех измерениях, а не строго перпендикулярно направлению распространения, как это происходит в луче света обычного лазера.

Поляризация отраженного света


Для создания сильно структурированного луча лазерного света ученые использовали череду различных оптических устройств. Самым главным компонентом этой системы была так называемая q-пластина, высокоэффективная "программируемая" линза на жидких кристаллах, разработанная итальянскими учеными Лоренцо Маррукси (Lorenzo Marrucci) и Эбрахимом Карими (Ebrahim Karimi).

Полученный структурированный луч света освещал золотую наночастицу, размер которой был меньше длины волны света, что привело к появлению весьма необычных эффектов. И одним из таких эффектов стала лента Мебиуса, "сотканная" из поляризации отраженного наночастицей света. Изменяя структуру луча света при помощи q-пластины и положение наночастицы относительно луча света ученым удалось добиться появления более сложных лент Мебиуса, закрученных не на пол-оборота, а на 3/2 и 5/2 оборота, которые являются более сложными пространственными фигурами.

И в заключение следует отметить, что, несмотря на то, что в ленту Мебиуса удалось "завязать" не сам свет, луч лазера, а поляризацию света лазера, отраженного от микроскопической частицы особым образом, данное достижение важно не только с точки зрения понимания фундаментальных свойств света, его можно будет использовать и на практике для производства сложных структур на микро- и наноуровне.




Ключевые слова:
Свет, Луч, Лазер, Линза, Структура, Поляризация, Электрическое, Поле, Отражение, Наночастица, Золото, Лента, Мебиуса

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Ученые определили, насколько медленнее скорости света движутся "закрученны ...
  • Ученые создали сложную молекулу, структура которой представляет собой тройн ...
  • Кварцевые ленты Мебиуса позволяют "вязать узлы" из жидких кристаллов
  • Ученые научились управлять светом случайного лазера
  • Создан первый в мире лазер, основой которого является свободное газообразно ...




  • 2 февраля 2015 10:01
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3870
    Было-бы интересней, если бы удалось в ленту или какую-нибудь другую фигуру скрутить не поляризацию, а сам луч, скажем, его интенсивность. Тогда можно было бы получить не очень обычные оптические пинцеты и другие подобные инструменты.


    --------------------
        
    2 февраля 2015 13:20
    #2 Написал: CodeX

    Публикаций: 0
    Комментариев: 120
    Программируемая дифракционная решетка на подходе. Основное применение, по моему мнению, визуальные эффекты, эффекты при фото -видео съемке, больше никуда не пристроить, разве что в лабораториях развлекать студентов.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.