Işık görünür bir gölge oluşturabilir

Lazer deneyi şunu gösteriyor:

18. Kasım 2024 18:29 Robert Klatt

Işık ışınları düzgüsel koşullar altında birbirleriyle etkileşime girmez. Araştırmacılar ilk kez ışığın hala görünür bir gölge oluşturabildiğini ortaya çıkardı. Daha ilkin bunun fizikte olanaksız olduğu düşünülüyordu.

Ottawa (Kanada). Işık, parçacıklardan oluşması ve bununla birlikte ışınım olması sebebiyle fizikte hususi bir istisnadır. Işık parçacıklarının yükü ve hacmi yoktur ve birbirleriyle değil, maddeyle etkileşime girerler. Düzgüsel koşullar altında iki ışık demeti kesiştiğinde yön değiştirmez, yavaşlamaz yada birbirini engellemez.

Araştırmacı Ottawa Üniversitesi (uOttawa), ışığın olağandışı özelliklerine karşın, iki lazer ışınının, bir lazer ışınının öteki lazer ışınında görünür bir gölge bırakacak şekilde etkileşime girmiş olduğu bir olguyu gözlemledi.

“Nesnenin (bu durumda lazer ışınının) şeklini alıyor ve hatta tıpkı bir ağaç branşının gölgesi benzer biçimde, üstüne düşmüş olduğu yüzeylerin hatlarına bile uyum sağlıyor.”

Uzman dergisindeki yayına bakılırsa OPTİK Deneyde gölge, kristalin yüzeyinde koyu bir çizgi olarak görünüyor.

“Bu lazer gölge, düzgüsel gölgeleri yüzeysel olarak benzer görünen öteki olaylardan ayıran altı net kriteri karşılıyor.”

Deneyde ışık gölgesi düzgüsel gölgeler benzer biçimde davrandı, doğrusu hareket edebiliyordu ve ince yuvarlak bir çubuk kullanılarak şekli değiştirilebiliyordu.

“Bu mantık dışı optik tesir, gölgenin doğasına ilişkin anlayışımızı gözden geçirmemiz icap ettiğini gösteriyor; doğru koşullar altında, bir lazer ışını bile gölge oluşturabilir.”

Hususi araç-gereç yada aygıt yok

Gösterim, daha ilkin fizikte olanaksız bir vaka olarak kabul edilen ışık gölgesinin ilk kanıtının yanı sıra, gölge efektinin hususi araç-gereç yada cihazlar olmadan da oluşturulabileceğini gösteriyor. Tek ihtiyaç duyulan bir yakut kristali ve iki lazer. Deneyde küp şeklindeki yakut kristalini aydınlatmak için nanometre dalga boyuna haiz mavi bir lazer kullanıldı. Bu lazer, nanometre dalga boyuna haiz yeşil bir lazerle çaprazlandı. Araştırmacılar kristalin içinden geçen ışığı bir kamerayla kaydedip kağıda yansıttılar.

Şekli, genişliği ve konumu yeşil lazer ışınının yakut kristaldeki yoluna tam olarak karşılık gelen net bir gölge izi oluşturmayı başardılar. Daha sonraki deneylerde fizikçiler, yeşil lazerin yoğunluğu arttıkça gölgenin de arttığını kanıtlamayı başardılar. En iyi durumda, gölge gelen ışığın ortalama yüzde 22'sini yutmuştur.

Kristalde doğrusal olmayan optik tesir

Bilim adamları, ışık gölgesinin yakut kristalindeki doğrusal olmayan optik etkiden kaynaklandığını açıklıyor. Yeşil lazer ışını yakut kristalinin elektronlarını uyarır ve enerji seviyelerini arttırır. Mavi lazer ışını sonrasında yeşil lazer ışınının daha ilkin atomik kafeste oluşturduğu yarı parçacıklarla etkileşime girer.

“Aslen bu gölgeyi yaratan kütlesiz ışık değil, onun maddi karşılığı olan polaritondur.”

Öteki yarı parçacıklardan değişik olarak, polaritonlar madde parçacıkları değildir sadece uyarılmış kristal kafeslere bağlanma yöntemiyle sanal bir kütle elde eden fotonlara benzer fizyolojik özelliklere sahiptirler. Bu, polaritonların mavi ışıkla etkileşime girmesini sağlar.

“Bu bulgu, ışık ve maddenin etkileşimi mevzusundaki anlayışımızı genişletiyor. Hem de ışığı tamamen yeni bir halde kullanma olasılığının da önünü açıyor.”

Optica, iki: 10.1364/OPTICA.534596