Не только красиво, но и важно для науки: волны света смогли расщепить с помощью мыльного пузыря - RadioVan.fm

Онлайн

Не только красиво, но и важно для науки: волны света смогли расщепить с помощью мыльного пузыря

2020-07-11 14:20 , Наука, HiTech, 160

Не только красиво, но и важно для науки: волны света смогли расщепить с помощью мыльного пузыря

Представьте себе дельту реки и то, как главный канал разделяется на более мелкие притоки и ручьи. Нечто подобное происходит с волнами, когда они распространяются через определенный вид среды: путь волны расщепляется, распадаясь на более мелкие каналы, похожие на ветви дерева.

Такой ветвящийся поток можно наблюдать в электрическом токе и звуковых волнах. Теперь физики впервые наблюдали подобное явление в видимом свете, а всё, что для этого понадобилось — лазер и мыльный пузырь.

В зависимости от структуры среды, с волнами, проходящими сквозь них, могут происходить разные вещи: они могут ослабевать, рассеиваться, изгибаться или продолжать течь так, как раньше. Для разветвления потока требуется несколько свойств: структура среды должна быть случайной, а пространственные изменения в ней должны быть больше, чем длина волны потока.

Если все эти условия соблюдены, небольшие возмущения и флуктуации в структуре могут рассеивать поток, вызывая его расщепление. Хотя такое поведение присуще волнам, наблюдать его для света оказалось непросто. Тем не менее это стало возможно, когда группа физиков из Израильского технологического института и Университета центральной Флориды догадалась использовать в качестве среды мыльный пузырь.

Мыльная мембрана состоит из очень тонкой пленки жидкости, зажатой между двумя слоями поверхностно-активных веществ. Толщина этой пленки варьируется довольно существенно, от пяти нанометров до нескольких микрометров. И как оказалось, эти изменения толщины могут заставлять поток света «раскалываться».

Светя лазерным лучом в мыльный пузырь, исследователи наблюдали, как луч разветвляется по поверхности мембраны. Когда сквозь мембрану проходил слабый белый свет, учёные могли видеть изменения толщины, видимые как изменения цвета, которые раскалывали луч.

Обычно воздушный поток вокруг мыльной мембраны заставляет рисунок перемещаться, но, если мембрана изолирована от него, рисунок остается стабильным в течение нескольких минут. Поэтому команда проверила свой лазер на стабильных и подвижных мыльных мембранах.

Авторы работы отмечают, что их результаты могут быть использованы в оптофлюидике — области знаний о взаимодействии света с жидкостями. Экспериментальную установку можно использовать, например, для исследования влияния оптических сил на разветвленный поток. Кроме того, эксперимент можно использовать для изучения других физических явлений, включая некоторые аспекты общей теории относительности.

«Тонкие мыльные пленки могут быть сформированы в различные изогнутые поверхности для изучения разветвленного потока в искривленном пространстве. Такие эксперименты с искривленным пространством тесно связаны с общей теорией относительности», — заключают авторы работы.

Источник – National Geographic.

Лента

Рекомендуем посмотреть