Фізики з Великобританії продемонстрували ефект Доплера при віддзеркаленні світла від обертового об’єкта

Фізики з Великобританії продемонстрували ефект Доплера при віддзеркаленні світла від обертового об’єкта. Причому вісь обертання може бути паралельна напряму падаючих променів світла. Ключову роль в явищі відіграє орбітальний кутовий момент, або закрученность світла. Подробиці наведені в журналі Science.

 

Хвильовий фронт закрученого світла Малюнок: E-karimi / Wikipedia.

Стаття також удостоїлася окремого редакційного коментаря, так як ефект Доплера дуже широко використовується на практиці. Зміна частоти випромінювання (у приватному разі світла) допомагає визначати швидкості небесних тіл, знаходити екзопланети, дистанційно вимірювати напрямок та швидкість потоків в різних прозорих середовищах, а заміна електромагнітних хвиль на звукові дає можливість медикам дослідити струм крові по судинах.

Однак у всіх випадках немає можливості виявити не прямолінійний рух, а обертання об’єкта навколо своєї осі, особливо якщо вісь обертання співпадає з напрямком на об’єкт з боку спостерігача. Дослідники з університетів Глазго і Стретчклейда змогли зафіксувати ефект Доплера з закрученими фотонами.

Фізики використовували світло, фотони якого мають відмінний від нуля орбітальний момент, тобто «закручені». Подібні пучки світла навчилися отримувати близько двадцяти років тому і їх важливою особливістю є те, що при взаємодії з речовиною вони передають йому деякий обертаючий момент. Уже перші експерименти з таким світлом в 1990-х роках показали можливість розкрутити їм мікроскопічні частинки пилу.

У новій роботі закручені фотони направили на обертовий диск і при відображенні від нього спостерігався зсув частоти, пропорційний як швидкості обертання, так і величиною орбітального моменту. Зсув частоти відбитого світла становив близько декількох кілогерц при частоті обертання диска близько сотні обертів в секунду: при цьому похибка вимірювань становила всього декілька герц.

Дослідники вважають, що вимір частоти обертання за допомогою закрученого світла знайде застосування як для дистанційного обстеження різних пристроїв на Землі, так і для вивчення небесних тел.

Раніше основною сферою застосування закрученого світла називалися оптоелектронні пристрої і канали передачі інформації. За рахунок маніпулювання не тільки інтенсивністю або поляризацією, але і орбітальним моментом можна передати більше даних в одиницю часу.

Залишити відповідь

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