Ученые Брукхейвенской национальной лаборатории и Университета Оттавы продемонстрировали необычное оптическое явление, когда лазерный луч создает тень. Исследование опубликовано в журнале Optica.
Ученые использовали кристалл рубина и определенные длины волн лазера, чтобы продемонстрировать, как лазерный луч может действовать как непрозрачный объект, отбрасывая видимую тень. Это происходит благодаря нелинейному оптическому процессу, при котором свет взаимодействует с материалом в зависимости от его интенсивности, влияя на другое оптическое поле.
В ходе эксперимента исследователи направили мощный зеленый лазер через кристалл рубина, освещенный синим лазером сбоку. Когда зеленый лазер попадал в рубин, он изменял его оптические свойства, влияя на синюю длину волны. Таким образом, зеленый лазер создавал эффект обычного объекта, в то время как синий лазер выступал в роли источника света.
Эксперимент показал, что лазерный луч действительно может создавать видимую тень на экране, соответствующую всем критериям настоящей тени. Тень проявлялась как темная область, где зеленый лазер блокировал синий свет, повторяя форму и контуры лазерного луча. Исследователи обнаружили, что этот эффект объясняется оптическим нелинейным поглощением в рубине, которое приводит к снижению интенсивности света.
Исследование продемонстрировало, что контраст лазерной тени зависит от мощности луча. В ходе эксперимента был достигнут максимальный контраст в 22 процента, сравнимый с контрастом тени в солнечный день. Ученые также разработали теоретическую модель, которая точно предсказывает контраст тени, что подтверждает надежность полученных данных.
Открытие расширяет знания о взаимодействии света и материи и открывает новые перспективы для оптических технологий. Продемонстрированный эффект позволяет управлять интенсивностью одного лазера с помощью другого, что может найти применение в оптической коммутации и управлении световыми потоками в мощных лазерных системах.