html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Популярная механика Наука Оружие Технологии Автомобили еще Анатомия авто

Все знают, что свет переносит сигналы с максимально возможной в природе скоростью, почти 300 000 км/с. Правда, в любой прозрачной среде световые волны распространяются несколько медленней (в 1,33 раза в воде, в 1,5−2 раза в стекле и пластмассе, в 1,0003 раза в атмосферном воздухе).

Даже в алмазе, который превосходит все природные материалы по величине коэффициента преломления, скорость света равна 125 000 км/с. Ученые полагали, что снизить ее еще больше вряд ли возможно. Однако за последние годы физики смогли замедлить свет… вплоть до полной остановки. В 1999 году гарвардские исследователи произвели мировую сенсацию, сообщив, что облучение лазером почти непрозрачного сверххолодного газа из атомов натрия в состоянии бозе-эйнштейновского квантового конденсата заставляет его пропускать свет со скоростью в 17 м/с.

До полной остановки

Руководитель эксперимента Лене Вестергаард Хау назвала это достижение результатом на грани возможного, но вскоре пошла еще дальше. В 2001 году ее группа на короткое время сначала полностью заморозила свет внутри такого же конденсата, а потом высвободила его для дальнейшего движения. Задержка составила лишь одну миллисекунду, но спустя восемь лет гарвардские физики смогли задержать свет дольше, чем на секунду.

В этом нет никакой мистики. В вакууме световые волны невозможно ни остановить, ни даже чуточку замедлить. Однако профессор Хау и ее коллеги измеряли скорости миллисекундных лазерных вспышек, скомпонованных из монохроматических волн разной частоты. При наложении друг на друга эти волны частично гасятся и частично усиливаются, в результате чего формируется короткий световой импульс, или, как говорят физики, волновой пакет. Если он движется через вакуум, все его компоненты имеют одинаковую фазовую скорость, которая есть скорость самого пакета. Однако внутри любой среды фазовая скорость зависит от частоты (известное из школьного курса физики явление дисперсии). В итоге пакет перемещается со своей собственной скоростью (ее называют групповой), которая совсем не обязана совпадать с фазовыми скоростями составляющих его волн. Бозе-эйнштейновский конденсат принадлежит к числу сред с очень сильной дисперсией и потому может замедлить световые импульсы во многие миллионы раз. Аналогичной способностью обладают некоторые менее экзотические среды, такие как горячий атомный пар и оптические волокна, допированные атомами эрбия.

Замороженный свет может хранить и переносить информацию, что также доказали Лене Хау и ее сотрудники. В 2007 году они пленили лазерную вспышку в бозе-эйнштейновском конденсате, а потом перенесли его атомы в другой такой же конденсат. Когда его облучили лазером и сделали оптически прозрачным, он породил световой сигнал — точную копию исходного лазерного импульса.

Фантастика

Методы получения медленного света давно уже опробованы научной фантастикой. Пионером в этом деле был американский классик Лайон Спрэг де Камп. Профессор Айра Метьюэн, герой опубликованной в 1940 году новеллы The Exalted (в русском переводе «Медведь в колледже»), смог с помощью электромагнитного излучения (!) в квадриллионы раз увеличить коэффициент преломления стержня из оптического стекла. Метьюэн даже был способен в течение часов собирать световую энергию внутри стержня и высвобождать ее за малую долю секунды — это уже что-то вроде твердотельного лазера с оптической накачкой. Еще один пример — удостоенный премии «Небьюла» рассказ Боба Шоу «Свет былого» (Light of Other Days, 1966), где «медленное стекло» с еще большим коэффициентом преломления пропускает изображения, задерживая их в себе на долгие годы. К сожалению, оба автора не обратили внимания на то, что стекло со столь исполинским коэффициентом преломления было бы совершенно непрозрачным, поскольку практически полностью отражало бы падающий свет. Фантастам не повезло и со снижением этого коэффициента. Человек-невидимка Уэллса после исчезновения преломляющей способности тканей своего организма — и, следовательно, хрусталиков обоих глаз! — просто бы ослеп.

…И не только

Фантастика фантастикой, но методы замедления света представляют несомненный интерес для фотоники. Они создают новую возможность манипулирования световыми импульсами с обширным спектром практических применений. Предположим, что на вентиль оптоволоконной системы одновременно поступает пара световых сигналов с многобитной информацией. Чтобы они не мешали друг другу, один сигнал можно задержать на входе с помощью светозамедляющего устройства (что вполне возможно уже сейчас). По всей вероятности, такие устройства станут применять для хранения и извлечения информации, в частности, в оптических компьютерах. Этим способом можно резервировать даже спутанные фотоны, что в 2008 году экспериментально показали физики из Калтеха. Не исключено, что все эти «результаты на грани возможного» — первый шаг к информационным технологиям недалекого будущего.

Нанофотоника

Холодный фотонный кристалл
Нагретый фотонный кристалл

Экзотические среды хороши в лаборатории, но для световых компьютеров требуется нечто компактное и работающее при комнатной температуре. Этим условиям удовлетворяют наноматериалы, структура которых характеризуется периодическим изменением показателя преломления в пространственных направлениях (трехмерные дифракционные решетки), — фотонные кристаллы (ФК). Показатель преломления ФК для какой-либо длины волны определяется не только материалом, из которого он сделан, но и параметрами наноструктуры. Изменяя эти параметры, можно, по аналогии с электроникой, получить для света ФК-проводники, изоляторы (отражающие свет) или даже полупроводники. Показатель преломления ФК может быть огромным — 100−1000 и выше, и во столько же раз можно замедлить в нем скорость распространения световых импульсов.

В 2005 году ученые из Исследовательского центра IBM им. Уотсона предложили способ управлять показателем преломления ФК, замедляя или ускоряя прохождение световых импульсов «по требованию». Их система представляет собой кремниевый фотонно-кристаллический волновод, в котором групповая скорость распространения светового импульса более чем в 300 раз меньше скорости света в вакууме. Если же с помощью боковых электродов пропустить электрический ток через ФК, он нагревается и изменяет свои параметры, тем самым влияя на скорость прохождения импульса.

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с popmech.ru

3

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • id43512381
          • волны
          • научная фантастика
          • физика
          • медведь
          • ученые
          • лето
          • друзья
          • глаза
          • газ
          • стекло
          • лазер
          • ibm
          • эксперименты
          • рассказ
          • вода
          • домен popmech.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции