infos.ro

Fizica: Vârtejurile din lumină pot fi răsucite în forma unei gogoși

Autor:, www.newscientist.com

Inelele vortex, similare cu inelele de fum, au fost observate înainte în lumina pulsatorie. Acum, oamenii de știință au descoperit cum să le facă intenționat cu lasere, oglinzi și lentile speciale.


Fizică


2 iunie 2022

Fig. 2. Informații despre intensitate și fază ale unui vortex toroidal fotonic simulat.  a, Vedere laterală a profilului de izo-intensitate tridimensional al unui vortex toroidal fotonic.  Pictura colorată denotă faza spirală spațio-temporală rotativă (?r,t?).  Sarcina topologică a fazei spiralate este 1. Direcția densității locale OAM (jOAM) este marcată cu săgeți.  b, Vedere frontală a profilului de izo-intensitate al unui vortex toroidal fotonic

Lumina învârtitoare poate fi transformată într-o formă de gogoașă

Qiwen Zhan

Un labirint complex de lasere, lentile și oglinzi a fost folosit pentru a răsuci lumina într-un vortex în formă de gogoașă.

Inelele de vortex sunt comune în fluide – gândiți-vă la inelele de fum care plutesc în aer sau la inelele subacvatice de bule de aer suflate de delfini. Qiwen Zhan de la Universitatea din Shanghai pentru Știință și Tehnologie din China și colaboratorii săi au creat un inel de vortex similar din ușoară.

Inelele vortex realizate din lumină au fost observate pentru prima dată în 2016 de către cercetătorii care studiau impulsurile intense de lumină care devin mai concentrate pe măsură ce călătoresc. Ei au descoperit că lumina se învârtea într-un vortex în formă de gogoașă în jurul acestor impulsuri în formă de țeavă.

Howard Milchberg de la Universitatea din Maryland, unul dintre cercetători, spune că lucrările matematice ulterioare ale grupului au arătat că aceste forme ciudate pot apărea de obicei în anumite tipuri de lumină. Echipa lui Zhan a conceput un experiment pentru a face aceste inele de vortex ușoare intenționat.

„Ne-am gândit, este posibil să construim așa ceva cu lumină?” spune Zhan. „Și s-a întâmplat să avem instrumentele potrivite la momentul potrivit.”

El și echipa sa au început cu un proiect special puls laser. Ei l-au direcționat printr-o succesiune de grătare, oglinzi, lentile și instrumente asemănătoare micilor ecrane cu cristale lichide, toate acestea au schimbat proprietățile luminii.

Acest grup de dispozitive a transformat pentru prima dată pulsul laser într-un vortex lung, asemănător unei țevi, în care undele luminoase se învârteau ca și cum s-ar fi ondulat în jurul suprafeței unui cilindru. După ce a călătorit printr-un alt grup de dispozitive, acest vortex cilindric a apărut cu capete legate, formând un inel.

Zhan compară procesul cu întinderea și apoi îndoirea unui „uragan făcut din valuri luminoase” în loc de curenți de aer.

Huanyang Chen de la Universitatea Xiamen din China spune că este dificil din punct de vedere experimental nu numai să generezi un vortex, ci și să-l remodelezi dintr-un tub într-un inel. Protocolul pentru a face acest lucru în acest nou experiment poate fi probabil extins pentru a genera alte forme de vortex, spune el. Zhan spune că, de exemplu, ar putea fi posibil să se creeze un nod, mai degrabă decât doar un inel neted.

Referința jurnalului: Fotonica naturii, DOI: 10.1038/s41566-022-01013-y

Mai multe despre aceste subiecte:

You might also like