Bilim İnsanları Lazerlerin Işığı Engelleyip Gölge Oluşturabildiğini Keşfetti

Işık parlar; fotonlar içinden geçemedikleri bir nesneye çarpana kadar yol alırlar; bu tıkanıklık bir gölge yaratır, ışığın engellendiği yerde küçük bir karanlık parçası.

Ancak fizikçiler çok tuhaf bir şey keşfettiler. Doğru şeffaf malzemeden geçen bir lazer, sanki kendi gölgesini oluşturuyormuş gibi çevresini opaklaşmaya zorlayabilir.

İki lazer ışığı demeti doğru şekilde kesiştiğinde, birincil ışın ikincil ışının içinden geçemiyor ve karşı yüzeye çarpan ışıkta gölgeli bir çizgi oluşturuyor.

ABD'deki Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'ndan fizikçi Raphael Abrahão, “Sezgilerimize çok ters düşen bir optik etkiyi göstermemiz, bizi gölge kavramımızı yeniden gözden geçirmeye davet ediyor” diyor.

Çok özel koşullar dışında, fotonlar birbirleriyle etkileşime girmez, kesişen dalgalar engellenmeden geçer.

Eğer iki ışını kesiştirirseniz, sanki hiçbir şey yokmuş gibi birbirlerinin içinden geçerler - bir el feneri ışınını diğerinin içinden geçirmek gibi.

Abrahão ve meslektaşları, bir ışık demetinin gölge oluşturup oluşturamayacağını araştırmayı neredeyse bir yan proje olarak düşündüler. Doğrusal olmayan malzemeler kullanıldığında ışık demetlerinin nasıl etkileşime girdiğini inceliyorlardı. Bunlar, ışıkla etkileşimleri doğrusal bir şekilde ölçeklenmeyen, amplifikasyon, emilim, kendi kendine odaklanma ve harmonikler (veya frekans çoğaltma) gibi etkilere neden olan malzemelerdir.

Deneyleri için basit şemalar oluşturmak üzere 3D modelleme yazılımı kullanıyorlardı. Bu yazılımda ışık demeti, gölge yapan katı bir silindir olarak temsil ediliyordu ve fizikçiler bunu oldukça komik buldular... ta ki ilginç bulana kadar.

Abrahão, “Öğle yemeğinde komik bir tartışma olarak başlayan şey, lazerlerin fiziği ve malzemelerin doğrusal olmayan optik tepkisi üzerine bir sohbete yol açtı” diyor. “Oradan, bir lazer ışınının gölgesini göstermek için bir deney yapmaya karar verdik.”

Yakut, doğrusal olmayan optikleri incelemek için popüler bir malzemedir, bu nedenle araştırmacılar biri mavi diğeri yeşil olmak üzere iki lazer için buluşma noktası olarak bir tane kullandılar.

Mavi lazer ışığı yakutun bir tarafına yönlendirildi ve buradan geçerek bir ekrana soğuk bir parlaklık verirken, yeşil lazer ışığının dar bir demeti diğerinden ilkine dik olarak geçti.

Yeşil ışığın ince çizgisinin yakutun molekülleri üzerine düştüğü her yerde, elektronların yükselip alçaldığı karmaşık bir dans meydana geldi. Sonuç olarak, biraz daha kısa dalga boylu mavi ışık, geçiş yapan elektronlar tarafından şaşırtıldı ve aksi takdirde yarı saydam olan malzemeden geçişi engellendi.

Bu nedenle yeşil lazer ışını bir nesne gibi davranarak mavi ışıkta yakutun diğer tarafındaki bir ekrana düşen koyu bir çizgi oluşturdu.

Bu koyu çizgi, gölge olarak sınıflandırılmak için tüm kriterleri karşılıyordu. Çıplak gözle görülebiliyordu; üzerine düştüğü ekranın dış hatlarına uyuyordu; ve lazer kaynağı hareket ettirildiğinde yeşil lazer ışınıyla birlikte hareket ediyordu.

Abrahão, “Bu keşif, ışık-madde etkileşimleri konusundaki anlayışımızı genişletiyor ve ışığı daha önce düşünmediğimiz şekillerde kullanmak için yeni olanaklar sunuyor” diyor.

“Gölgeler konusundaki anlayışımız, ışık ve optik konusundaki anlayışımızla el ele gelişti. Bu yeni bulgu, optik anahtarlama, ışığın başka bir ışığın varlığını kontrol ettiği cihazlar veya yüksek güçlü lazerler gibi ışık iletiminin hassas bir şekilde kontrol edilmesini gerektiren teknolojiler gibi çeşitli uygulamalarda faydalı olabilir.”

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.