Група фізиків з Університету Глазго (Шотландія) і Рочестерського університету (США) знайшла спосіб наочної демонстрації ефекту «захоплення» фотонів

Ефект, який був розглянутий Френелем ще в 1818 році, спостерігається при поширенні світла в рухомому середовищі. Кванти світла можуть поглинатися атомами, які переходять в новий енергетичний стан, а потім, трохи змінивши своє положення, повертаються у вихідний стан і самі випромінюють фотони. Це призводить до «захоплення» світла в напрямку руху середовища, вперше зареєстрованого в 1859-му французьким ученим Іполитом Фізо. У своїх дослідах Фізо використовував воду, що тече вздовж шляхів поширення випромінювання в інтерферометрі, для створення фазового зсуву. Через сто з гаком років британець Реджинальд Джоунс зафіксував аналогічне явище — поперечне зміщення пучка, спрямованого на край обертового скляного диска.

Новий варіант дослідної схеми дозволяє спостерігати вже не зміщення пучка, а поворот примітивного зображення на легко помітний кут, що вимірюється одиницями градусів. Щоб зробити цей кут максимально великим, автори підібрали середу, сильно знижує групову швидкість поширення світла; давно відомо, що такими властивостями володіє, наприклад, рубін, який і був задіяний в експерименті.

Коллимированный лазерний пучок з еліптичним перетином фізики пропускали вздовж осі обертання 100-міліметрового рубінового стрижня, який міг робити до 30 обертів за секунду. Лазер працював на довжині хвилі 532 нм, що відповідає зеленим кольором. Після проходження через стрижень переріз пучка набувало вигляду одиночної лінії, а її положення легко контролювалося за допомогою ПЗЗ-камери.

Рис. 1. Положення лінії лазерного випромінювання при обертанні стрижня за годинниковою стрілкою (зліва) і в зворотному напрямку. У верхній і нижній частинах обох зображень можна помітити випромінювання, яке поширювалося поза стрижня і не «захоплювалося» їм. (Ілюстрація з журналу Science).

Як з’ясувалося, при обертанні стрижня з частотою 30 Гц лінія відхиляється від того положення, яке вона займала в досвіді з нерухомим рубіновим зразком, відразу на 5 градусів. Коли напрямок обертання змінювали на протилежне, лінія відхилялася в іншу сторону, і помітити десятиградусное зміщення було зовсім просто.

«У найближчому майбутньому ми спробуємо передати більш складне зображення», — ділиться планами учасник дослідження Майлз Пэджетт (Miles Padgett).

Повна версія звіту опублікована в статті:

Sonja Franke-Arnold, Graham Gibson, Robert W. Boyd, Miles J. Padgett Rotary Photon Drag Enhanced by a Slow-Light Medium. – Science. – 1 July 2011: Vol. 333. – no. 6038. – pp. 65-67; DOI: 10.1126/science.1203984.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *