کشف شگفت‌انگیز دانشمندان: نور لیزر می‌تواند سایه ایجاد کند

آیا نور می‌تواند سایه ایجاد کند؟ این سؤال که در نگاه اول فلسفی به نظر می‌رسد اکنون پاسخی علمی پیدا کرده است. پژوهشگران نشان داده‌اند در شرایط خاصی پرتو نور لیزر می‌تواند مانند جسم کدر عمل و سایه ایجاد کند. این کشف نه‌تنها تعریف سنتی سایه‌ها را به چالش می‌کشد بلکه راه‌های جدیدی را برای فناوری‌هایی باز می‌کند که از پرتو لیزر برای کنترل پرتوهای دیگر استفاده می‌کنند.

رهبری این تحقیق را دکتر رافائل آبراهائو «Raphael A. Abrahao» از آزمایشگاه ملی بروکهیون «‌Brookhaven» که پیش‌تر در دانشگاه اوتاوا فعالیت می‌کرد بر‌عهده داشته است. وی در‌ این مورد توضیح داد:

«ایجاد سایه توسط نور لیزر تا پیش‌از‌این غیرممکن تصور می‌شد، زیرا معمولاً نور بدون تعامل از میان نور دیگر عبور می‌کند. این آزمایش اثر اپتیکی بسیار غیرمنتظره‌ای را نشان داده و ما را به بازنگری در تعریف سایه‌ها دعوت می‌کند.»

سازوکار ایجاد سایه توسط لیزر

محققان در مقاله‌ای که در مجله Optica منتشر شده نشان داده‌اند با استفاده از کریستال یاقوت و طول‌موج‌های خاص، پرتو لیزر می‌تواند نور دیگری را مسدود کرده و سایه‌ای قابل مشاهده ایجاد کند. این پدیده به دلیل فرایند اپتیکال غیرخطی رخ می‌دهد که در آن نور با ماده به شکلی وابسته تعامل برقرار می‌کند و بر میدان نوری دیگر تأثیر می‌گذارد.

آبراهائو دراین‌باره می‌گوید: «درک ما از سایه‌ها همواره با درک نور و اپتیک همگام بوده است. این یافته جدید می‌تواند در کاربردهایی مانند سوئیچینگ اپتیکال که در آن نور، حضور یا غیاب نور دیگری را کنترل می‌کند یا در فناوری‌هایی که به کنترل دقیق انتقال نور نیاز دارند، مفید باشد.»

آزمایش و نتایج

این ایده جالب ابتدا از گفتگویی در زمان استراحت میان پژوهشگران آغاز شد. وقتی یکی از آنها اشاره کرد که برخی نرم‌افزارهای سه‌بعدی در شبیه‌سازی‌ها، سایه لیزر را به تصویر می‌کشند این سؤال پیش آمد که آیا چنین چیزی در دنیای واقعی امکان‌پذیر است؟

برای پاسخ به این سؤال، تیم تحقیقاتی لیزری سبز با توان بالا را از میان مکعبی از جنس کریستال یاقوت عبور دادند و هم‌زمان لیزر آبی دیگری را از کنار آن تاباندند. زمانی که لیزر سبز وارد یاقوت شد پاسخ نوری ماده را برای طول‌موج آبی تغییر داد. لیزر سبز مانند جسمی کدر عمل کرد در حالی که لیزر آبی به عنوان نور پس‌زمینه عمل می‌کرد.

این تعامل باعث ایجاد سایه بر روی صفحه‌ای شد که به‌صورت ناحیه‌ای تاریک در جایی که لیزر سبز، نور آبی را مسدود می‌کرد، دیده می‌شد. این اثر نتیجه جذب غیرخطی اپتیکال در کریستال یاقوت است. لیزر سبز باعث افزایش جذب اپتیکال لیزر آبی شد و منطقه‌ای با شدت نوری کمتر ایجاد کرد که به‌صورت سایه ظاهر شد.

از منظر فناوری این کشف نشان می‌دهد شدت یک پرتو لیزر عبوری می‌تواند با اعمال پرتو لیزر دیگری کنترل شود. پژوهشگران قصد دارند در آینده این اثر را با مواد و طول‌موج‌های لیزری دیگر بررسی کنند تا کاربردهای بیشتری برای آن پیدا کنند.