Twisted Physics: Wetenschappers Maken Lichte Knopen

{h1}

Knopen van licht gemaakt in het laboratorium, implicaties voor laserapparaten.

Net zoals je veters of elektrische snoeren kan het licht in de knoop raken. Nu hebben wetenschappers een computergestuurd hologram en een theoretische natuurkunde gebruikt om een ​​lichtstraal in krakelingachtige vormen te veranderen.

De verwrongen prestatie leidde niet alleen tot een aantal vrij coole beelden, maar de resultaten hebben ook implicaties voor toekomstige laserapparaten, zeggen de onderzoekers.

"In een lichtbundel is de lichtstroom door de ruimte vergelijkbaar met water dat in een rivier stroomt," zei hoofdonderzoeker Mark Dennis van de Universiteit van Bristol in Engeland. Hoewel het licht van zoiets als een laserpointer in een rechte lijn reist, kan het ook in wervelingen en draaikolken stromen, legde Dennis uit.

Deze wervelingen van licht worden optische draaikolken genoemd. Langs de wervels bereikt de lichtintensiteit nul of geen licht.

"Het licht overal om ons heen is gevuld met deze donkere lijnen, ook al kunnen we ze niet zien," zei Dennis. "Ons werk verdraait eigenlijk donkere filamenten binnen de lichtstraal in knopen."

De onderzoekers wisten dat deze optische draaikolken konden worden gecreëerd met hologrammen, die de stroom van licht sturen. Door gebruik te maken van de zogenaamde fibered knot theorie, een tak van abstracte wiskunde geïnspireerd op alledaagse knopen, creëerden Dennis en zijn collega's aangepaste hologrammen en weerkaatsten ze een gewone laserstraal.

"Het hologram fungeert als een filter voor binnenvallend licht, vergelijkbaar met het glas-in-lood raam in een kerk", vertelde Dennis WordsSideKick.com. "Na het doorlopen van een glas-in-loodraam heeft het licht het kleurenpatroon van het raam overgenomen." Maar er is een verschil: "Terwijl het glasraam kleur manipuleert, manipuleert het hologram de fase van de lichtgolf."

Dus elk punt op het hologram verandert, zoals een klein vensterruitje, het punt van de golfcyclus in dat deel van de lichtstraal. Ze creëerden een hologram dat de fase van het licht zou veranderen, zodat het rond een donkere knoop vloeide.

Vervolgens scande het team een ​​camera door het laserveld om afbeeldingen van de knopen te krijgen. (Een computerprogramma dat werd toegepast voordat het team het hologram had gemaakt, zorgde er in wezen voor dat het veld rond de donkere knoop helder leek).

Hun resultaten, gedetailleerd online 17 januari in het tijdschrift Nature Physics, zijn "primeurs" om een ​​aantal redenen. Terwijl zogenaamde knottheoretici wiskundige vergelijkingen hebben bestudeerd die vergelijkbaar zijn met donkere knopen, heeft het nieuwe onderzoek deze knopen gecreëerd met wiskundige functies die regels van voortplantingslicht volgden. Bovendien, in tegenstelling tot andere donkere knopen die zijn verward met andere knopen, produceerden Dennis en zijn collega's geïsoleerde donkere knopen in de lichtbundel, zei hij.

"Voor mij laat het zien hoe natuurkundigen de bestaande zuivere wiskunde, zoals de theorie van de knopen, kunnen aanpassen en het manifesteren in fysieke verschijnselen," zei Dennis. "Het laat ook zien hoe fijn we de stroom en voortplanting van laserlicht met behulp van hologrammen kunnen regelen.Deze mate van controle zal waarschijnlijk toepassingen vinden in toekomstige laserapparaten."

Voor degenen die hun eigen knopen willen maken, zei Dennis dat je alleen maar hun hologram en een laserstraal nodig hebt.

  • The Science of Knots Unravelled
  • The Enduring Mystery of Light
  • Top 10 onverklaarde verschijnselen


Video Supplement: Steven Strogatz: How things in nature tend to sync up.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com