(Noticias Nanowerk) ¿Puede la propia luz proyectar una sombra? Puede parecer un acertijo filosófico, pero los investigadores han descubierto que, bajo ciertas condiciones, un rayo láser puede actuar como un objeto opaco y proyectar una sombra. El descubrimiento desafía la comprensión tradicional de las sombras y abre nuevas posibilidades para tecnologías que podrían utilizar un rayo láser para controlar otro rayo láser.
«Anteriormente se pensaba que la luz láser que proyecta una sombra period imposible, ya que la luz generalmente pasa a través de otra luz sin interactuar», dijo el líder del equipo de investigación Raphael A. Abrahao del Laboratorio Nacional Brookhaven, anteriormente en la Universidad de Ottawa. «Nuestra demostración de un efecto óptico muy contrario a la intuición nos invita a reconsiderar nuestra noción de sombra».
En óptica («La sombra de un rayo láser»), revista de investigación de alto impacto de Optica Publishing Group, los investigadores describen cómo utilizaron un cristal de rubí y longitudes de onda láser específicas para demostrar que un rayo láser podría bloquear la luz y crear una sombra seen debido a un proceso óptico no lineal. Este efecto se produce cuando la luz interactúa con un materials de forma dependiente de la intensidad y puede influir en otro campo óptico.
«Nuestra comprensión de las sombras se ha desarrollado de la mano de nuestra comprensión de la luz y la óptica», dijo Abrahao. «Este nuevo hallazgo podría resultar útil en diversas aplicaciones, como la conmutación óptica, dispositivos en los que la luz controla la presencia de otra luz o tecnologías que requieren un management preciso de la transmisión de la luz, como los láseres de alta potencia».
La charla durante el almuerzo genera una concept
La nueva investigación es parte de una exploración más amplia sobre cómo un haz de luz interactúa con otro haz de luz en condiciones especiales y procesos ópticos no lineales. La concept surgió durante una conversación durante el almuerzo cuando se señaló que algunos esquemas experimentales hechos con software program de visualización 3D representan la sombra de un rayo láser porque lo tratan como un cilindro sin tener en cuenta la física de un rayo láser. Algunos de los científicos se preguntaron: ¿Podría hacerse esto en un laboratorio?
«Lo que comenzó como una discusión divertida durante el almuerzo desembocó en una conversación sobre la física de los láseres y la respuesta óptica no lineal de los materiales», dijo Abrahao. «A partir de ahí decidimos realizar un experimento para demostrar la sombra de un rayo láser».
Para ello, los investigadores dirigieron un láser verde de alta potencia a través de un cubo hecho de cristal de rubí estándar y lo iluminaron lateralmente con un láser azul. Cuando el láser verde entra en el rubí, cambia localmente la respuesta del materials a la longitud de onda azul. El láser verde actúa como un objeto regular, mientras que el láser azul actúa como iluminación.
La interacción entre las dos fuentes de luz creó una sombra en una pantalla que period seen como un área oscura donde el láser verde bloqueaba la luz azul. Cumplía todos los criterios de una sombra porque period seen a easy vista, seguía los contornos de la superficie sobre la que caía y seguía la posición y la forma del rayo láser, que actuaba como un objeto.
El efecto de sombra del láser es consecuencia de la absorción óptica no lineal en el rubí. El efecto se produce porque el láser verde aumenta la absorción óptica del rayo láser de iluminación azul, creando una región coincidente en la luz de iluminación con menor intensidad óptica. El resultado es un área más oscura que aparece como una sombra del rayo láser verde.
Medidas de sombra
«Este descubrimiento amplía nuestra comprensión de las interacciones luz-materia y abre nuevas posibilidades para utilizar la luz en formas que no habíamos considerado antes», dijo Abrahao.
Los investigadores midieron experimentalmente la dependencia del contraste de la sombra con la potencia del rayo láser y encontraron un contraste máximo de aproximadamente el 22%, related al contraste de la sombra de un árbol en un día soleado. También desarrollaron un modelo teórico y demostraron que podía predecir con precisión el contraste de las sombras.
Los investigadores dicen que desde una perspectiva tecnológica, el efecto que demostraron muestra que la intensidad de un rayo láser transmitido se puede controlar aplicando otro láser. A continuación, planean investigar otros materiales y otras longitudes de onda láser que puedan producir efectos similares.
