Physiker binden Lichtstrahlen in Knoten

Stellen Sie sich vor, Sie nehmen einen Lichtstrahl und binden ihn wie ein Stück Schnur in Knoten. Schwer zu ergründen? Nun, eine Gruppe von Physikern aus Großbritannien hat diese bemerkenswerte Leistung vollbracht, und sie sagen, dass das Verständnis, wie Licht auf diese Weise gesteuert werden kann, wichtige Auswirkungen auf die Lasertechnologie hat, die in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt wird.

"In einem Lichtstrahl ähnelt der Lichtfluss durch den Weltraum dem Wasserfluss in einem Fluss", sagte Dr. Mark Dennis von der University of Bristol und Hauptautor eines Papiers, das diese Woche in Nature Physics veröffentlicht wurde. „Obwohl es oft in einer geraden Linie fließt – aus einer Taschenlampe, einem Laserpointer usw. – kann Licht auch in Wirbeln und Wirbeln fließen und Linien im Raum bilden, die als‚ optische Wirbel 'bezeichnet werden. Entlang dieser Linien oder optischen Wirbel ist die Intensität von Das Licht ist Null (schwarz). Das Licht um uns herum ist mit diesen dunklen Linien gefüllt, obwohl wir sie nicht sehen können. "

Mit Hologrammen, die den Lichtfluss lenken, können optische Wirbel erzeugt werden. In dieser Arbeit entwarf das Team Hologramme unter Verwendung der Knotentheorie – einem Zweig der abstrakten Mathematik, der von Knoten inspiriert ist, die in Schnürsenkeln und Seilen vorkommen. Mit diesen speziell entwickelten Hologrammen konnten sie Knoten in optischen Wirbeln erzeugen.

Diese neue Forschung zeigt eine physikalische Anwendung für einen Zweig der Mathematik, der zuvor als vollständig abstrakt angesehen wurde.

"Das ausgeklügelte Hologrammdesign, das für die experimentelle Demonstration des geknoteten Lichts erforderlich ist, zeigt eine fortschrittliche optische Steuerung, die zweifellos in zukünftigen Lasergeräten verwendet werden kann", sagte Miles Padgett von der Universität Glasgow, der die Experimente leitete

"Die Untersuchung von geknoteten Wirbeln wurde bereits 1867 von Lord Kelvin auf seiner Suche nach einer Erklärung der Atome initiiert", fügt Dennis hinzu, der im Jahr 2000 mit Professor Sir Michael Berry an der Universität Bristol begann, geknotete optische Wirbel zu untersuchen neues Kapitel in dieser Geschichte. "

Papier: Isolierte optische Wirbelknoten von Mark R. Dennis, Robert P. King, Barry Jack, Kevin O'Holleran und Miles J. Padgett. Naturphysik, online veröffentlicht am 17. Januar 2010.

Quelle: Universität Bristol

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