Физики из Университета Лихай (США) провели опыт по «задерживанию» света на металлической пластине, сообщает «Компьюлента» со ссылкой на публикацию в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
В подобных экспериментах рассматривается групповая скорость света, которая, в частности, определяет скорость распространения в среде светового импульса. Групповая скорость практически не отличается от обычной фазовой, если показатель преломления среды слабо зависит от длины волны, но в среде с сильной дисперсией скорость перемещения светового импульса со скоростью перемещения фазы волны внутри импульса не совпадает.
Сейчас «замедление» или даже полная «остановка» света уже никого не удивляет. Известно несколько вариантов демонстрации этого явления, об одном из которых, основанном на эффекте электромагнитно индуцированной прозрачности (ЭИП), «КЛ» рассказывала прошлой осенью. Ключевым элементом схем на ЭИП становятся атомные пары — к примеру, пары рубидия.
В 2007 году в журнале Nature была опубликована статья с теоретическим описанием другой версии эксперимента, к которой и относится термин «захват радуги». Ее авторы рассмотрели прохождение излучения в клиновидном волноводе из метаматериала с сердцевиной, имеющей отрицательный показатель преломления, и выяснили, что групповую скорость в такой схеме можно снизить до нуля. При этом каждый частотный компонент исходного волнового пакета должен «останавливаться» на своём участке пространства с определённой толщиной волновода, образуя ту самую «радугу».
Американские физики реализовали чуть более простой вариант опыта. В нем свет с разными длинами волн «задерживается» на разных участках металлической решетчатой структуры при образовании поверхностных плазмон-поляритонов — квазичастиц, возникающих в результате взаимодействия фотонов и электронов в металле. Эти квазичастицы распространяются в виде поверхностной электромагнитной волны вдоль границы раздела металла и воздуха.
Чтобы создать условия для захватывания разных длин волн, исследователи проделали на серебряной подложке ряд бороздок шириной около 150 нм. Желобки прорезались сфокусированным ионным пучком, и время его воздействия на пластинку увеличивали с каждой новой бороздкой, что, естественно, делало их более глубокими. Соседние бороздки различались по глубине на 1,5–1,8 нм.
Решетчатая заготовка, ориентированная на работу в области 500–700 нм, подсвечивалась снизу, а распространение поверхностных плазмон-поляритонов и излучение, исходящее от наноразмерных бороздок, можно было наблюдать сверху.
Согласно расчетам, зеленое (546 нм) и красное (655 нм) излучение должно «захватываться» в желобках глубиной около 30 и 60 нм. В эксперименте эти предположения проверялись с помощью белой подсветки и трёх фильтров: многополосного, центры полос пропускания которого находились на 542 и 639 нм, и отдельных фильтров для красного и зелёного цвета. Результаты опыта, представленные на рисунке ниже, хорошо соответствуют теории, но области красного и зелёного свечения на пластинке, находившиеся в ожидаемых точках, оказались достаточно широкими. Вероятно, это объясняется тем, что бороздки имеют неидеальную поверхность, а фильтры — относительно широкие полосы пропускания (6–12 нм).
Проведенный американцами опыт стал первой демонстрацией эффекта «захвата радуги» в видимом диапазоне. Авторы также доказали, что положение «захваченного» света с разными длинами волн можно изменять, варьируя шаг изменения глубины бороздок: когда число последних увеличили вдвое, а разность глубин соседних бороздок снизили до 0,8–1,0 нм, участки зелёного и красного свечения сместились.
«Сейчас мы пытаемся усовершенствовать конструкцию, чтобы «захватить» более широкий диапазон длин волн, все цвета от красного до синего, — говорит руководитель группы Цяоцян Гань. — Наша методика относительно проста и работает при комнатной температуре, что автоматически делает ее перспективной».
В подобных экспериментах рассматривается групповая скорость света, которая, в частности, определяет скорость распространения в среде светового импульса. Групповая скорость практически не отличается от обычной фазовой, если показатель преломления среды слабо зависит от длины волны, но в среде с сильной дисперсией скорость перемещения светового импульса со скоростью перемещения фазы волны внутри импульса не совпадает.
Сейчас «замедление» или даже полная «остановка» света уже никого не удивляет. Известно несколько вариантов демонстрации этого явления, об одном из которых, основанном на эффекте электромагнитно индуцированной прозрачности (ЭИП), «КЛ» рассказывала прошлой осенью. Ключевым элементом схем на ЭИП становятся атомные пары — к примеру, пары рубидия.
В 2007 году в журнале Nature была опубликована статья с теоретическим описанием другой версии эксперимента, к которой и относится термин «захват радуги». Ее авторы рассмотрели прохождение излучения в клиновидном волноводе из метаматериала с сердцевиной, имеющей отрицательный показатель преломления, и выяснили, что групповую скорость в такой схеме можно снизить до нуля. При этом каждый частотный компонент исходного волнового пакета должен «останавливаться» на своём участке пространства с определённой толщиной волновода, образуя ту самую «радугу».
Американские физики реализовали чуть более простой вариант опыта. В нем свет с разными длинами волн «задерживается» на разных участках металлической решетчатой структуры при образовании поверхностных плазмон-поляритонов — квазичастиц, возникающих в результате взаимодействия фотонов и электронов в металле. Эти квазичастицы распространяются в виде поверхностной электромагнитной волны вдоль границы раздела металла и воздуха.
Чтобы создать условия для захватывания разных длин волн, исследователи проделали на серебряной подложке ряд бороздок шириной около 150 нм. Желобки прорезались сфокусированным ионным пучком, и время его воздействия на пластинку увеличивали с каждой новой бороздкой, что, естественно, делало их более глубокими. Соседние бороздки различались по глубине на 1,5–1,8 нм.
Решетчатая заготовка, ориентированная на работу в области 500–700 нм, подсвечивалась снизу, а распространение поверхностных плазмон-поляритонов и излучение, исходящее от наноразмерных бороздок, можно было наблюдать сверху.
Согласно расчетам, зеленое (546 нм) и красное (655 нм) излучение должно «захватываться» в желобках глубиной около 30 и 60 нм. В эксперименте эти предположения проверялись с помощью белой подсветки и трёх фильтров: многополосного, центры полос пропускания которого находились на 542 и 639 нм, и отдельных фильтров для красного и зелёного цвета. Результаты опыта, представленные на рисунке ниже, хорошо соответствуют теории, но области красного и зелёного свечения на пластинке, находившиеся в ожидаемых точках, оказались достаточно широкими. Вероятно, это объясняется тем, что бороздки имеют неидеальную поверхность, а фильтры — относительно широкие полосы пропускания (6–12 нм).
Проведенный американцами опыт стал первой демонстрацией эффекта «захвата радуги» в видимом диапазоне. Авторы также доказали, что положение «захваченного» света с разными длинами волн можно изменять, варьируя шаг изменения глубины бороздок: когда число последних увеличили вдвое, а разность глубин соседних бороздок снизили до 0,8–1,0 нм, участки зелёного и красного свечения сместились.
«Сейчас мы пытаемся усовершенствовать конструкцию, чтобы «захватить» более широкий диапазон длин волн, все цвета от красного до синего, — говорит руководитель группы Цяоцян Гань. — Наша методика относительно проста и работает при комнатной температуре, что автоматически делает ее перспективной».
Обсуждения Подтверждён эффект захвата радуги на металлической пластинe