Физики из России заставили прозрачные материалы поглощать свет

16:12 28.11.2017


Российские и зарубежные физики выяснили, как можно заставить полностью прозрачный материал, пропускающий через себя весь свет, поглощать фактически всю его энергию на протяжении некоторого.

Сегодня практически все физики, за исключением небольшой группы маргиналов, полагают, что свет одновременно ведет себя и как частицы, и как электромагнитные волны. На базе этого феномена, который в прошлом не совсем корректно называли "корпускулярно-волновым дуализмом", построены многие современные технологии, такие как матрицы фотокамер и различные светодатчики.

Как правило, все подобные устройства состоят из материалов, которые хорошо поглощают свет — иными словами, энергия частиц света, сталкивающихся с их поверхностью, преобразуется в тепло, коллективные колебания электронов или другие формы энергии.

Все подобные материалы, в силу своих физических свойств, являются непрозрачными и темными, а прозрачные субстанции, такие как стекло, не могут использоваться для подобных целей или справляются с такими задачами крайне плохо.

Денис Баранов и его коллеги из МФТИ, Технологического университета Чалмерса в Готенбурге (Швеция) и Университетов ИТМО в Санкт-Петербурге и Техаса в Остине (США), выяснили, что прозрачные материалы все же можно использовать для создания почти идеальных датчиков света и сверхмощных солнечных батарей, призвав на помощь математику и теоретическую физику.

Изучая то, как меняется электромагнитное поле фотонов в тот момент, когда частицы света проходят через прозрачный материал, российские и зарубежные физики заметили, что материал начнет поглощать энергию фотонов, если интенсивность пучка будет меняться особым образом.

К примеру, если яркость света будет расти экспоненциально, то тогда фактически вся энергия света будет накапливаться внутри прозрачного материала. В результате этого наблюдателю будет казаться, что стекло внезапно почернело и стало абсолютно непрозрачным.

Как объясняют ученые, это будет происходить по той причине, что рассеянные волны света, пытающиеся покинуть прозрачный материал, будут "накладываться" друг на друга и самоуничтожаться, в результате чего энергия не сможет покинуть стекло и будет накапливаться внутри него.

Этот эффект не вечен — он фактически мгновенно исчезает, если "накачка" прозрачного материала прекращается. Как отмечают ученые, данное открытие интересно не только для изучения того, как свет взаимодействует с прозрачными материалами, но и с практической точки зрения.

Например, такое накопление света в прозрачной системе может позволить разработать оптическую память для компьютеров, которая сможет хранить оптическую информацию без потерь энергии и высвобождать её в нужный момент времени.

 

По материалам: (https://news.rambler.ru) 

Ключевые слова: ученые

Версия для печати