В холивудските филми лазерите винаги “изстрелват” краткотраен лъч и в сцени с престрелки екранът се запълва от хаотично летящи цветни чертички (при това, лошите почти винаги стрелят с червени лазери).
Физиците обаче знаят, че в реалността фокусираният лазерен лъч изобщо не изглежда така.
За да се наблюдаваме кой да е източник на светлина, фотоните, които изпуска, трябва да попаднат в ретината на наблюдателя. Фотоните, които се излъчват от лазер са точно фокусирани и се движат в една посока. Затова, за да видим лъча може само, ако частиците се отразяват в някаква повърхност (например, от капките влага, разтворени във въздуха).
В лазерен лъч съвсем незначителна част от фотоните се разсейва сред молекулите на въздуха и са толкова слаби, че практически е невъзможно да се видят с невъоръжено око. Проблемът може да се заобиколи, ако лазерният лъч се пропуска през облак от дим, като по този начин се увеличават молекулите, които разсейват светлината. Това обаче не е толкова зрелищно, когато става дума за филми.
Авторът на изследването Genevieve Gariepy разказва за опита, който провеждат: “Поставихме си за задача да заснемем как светлината се движи във въздуха. Наблюдението трябваше да протича по такъв начин, че да не се намесваме в самия процес на преминаване на фотоните през пространството”.
За експеримента е създадена свръхчувствителна камера, която може да запечата дори само няколко разсеяни фотона. Камерата представлява квадратна решетка от детектори, като на всяка от страните й има по 32 датчика. Детекторите регистрират времето в което фотоните попадат върху решетката с много висока точност. Изследователите уточняват, че камерата им е подобна на фотоапарат, който заснема по 20 милиарда кадъра в секунда.
Учените поставят камерата така, че тя да заснема преминаването на лазерен лъч през стаята и неговите отражения от огледални повърхности, разположени в страни. След това, в продължение на 10 минути екипът “стреля” с лазерни импулси (около два милиона такива) и заснема пътя им.
Резултатите от експеримента са публикувани в списание Nature Communications. Genevieve Gariepy разказва: “Получихме серия от изображения, на които се вижда светлината, преминаваща през системата от огледала. Снимките се наслагват върху видео, заснето с обикновена камера и изкуствено оцветяваме заснетите фотони в зелен цвят, за да съответства на реалния цвят на лазера”.
Първоначално експериментът е направен с чисто изследователска цел, но сега учените са на мнение, че може да се използва и за реални практически нужди.
За да установят възможностите на устройствата, физиците правят още един експеримент – заснемат процеса на формиране на плазма при йонизиране на молекулите на въздуха с лазера.
Устройството, конструирано от екипа на Genevieve Gariepy ще помогне в изучаването на плазмата и свойствата й, защото само подобно свръхчувствително устройство може да покаже в детайли всички тънкости в процесите на йонизация на газове.
Новата камера освен това може да бъде използвана за точно измерване на разстоянието, което фотоните изминават преди да попаднат на решетката от детектори или преди да се отрази от огледало. Такива данни са много необходими за изчисления в провеждането на фундаментални изследвания.
Вашите коментари