Obrázok, ktorý vidíte práve vyššie, vyzerá podobne ako satelitný obraz veľkej riečnej delty, kde sa hlavný kanál začína deliť na menšie kanály a kanály, ktoré sa zase delia na ešte menšie. Niečo podobné sa môže vyskytnúť, keď sa vlny šíria v určitom prostredí, tento jav sa nazýva „vetviaci tok“a fyzici ho už pozorovali v súvislosti s tokmi elektrónov (elektrický prúd), zvukovými vlnami a morskými vlnami.
Teraz sa vedcom podarilo tento jav dosiahnuť vo vzťahu k viditeľnému svetlu a ukázalo sa, že je to celkom jednoduché, pretože na to bol potrebný iba laser a pena, pozostávajúce z malých mydlových bublín.
Tok vetvenia vyžaduje prostredie s určitými vlastnosťami. Jeho štruktúra by mala byť náhodná, prvky tvoriace štruktúru média by mali byť väčšie ako vlnová dĺžka toku. A zmeny v štruktúre prostredia by sa mali vyskytovať celkom hladko, bez akýchkoľvek náhlych prechodov. Ak sú splnené všetky tieto podmienky, malé zmeny a fluktuácie v štruktúre média môžu prúd rozptyľovať, čo spôsobuje jeho oddelenie a neustále „vetvenie“.
Chovanie vetvenia pri toku je typické pre vlny s dostatočne dlhou dĺžkou, ale získanie takéhoto javu vo vzťahu k vlnám svetla bolo dosť ťažké, kým vedci z Technion Institute of Technology a University of Central Florida neprišli s použitím peny z mydlových bublín ako média na šírenie svetla. …
Membrána každej bubliny pozostáva z veľmi tenkej vrstvy tekutiny vloženej medzi dve vrstvy molekúl povrchovo aktívnej látky. Hrúbka toho všetkého sa pohybuje od piatich nanometrov do niekoľkých nanometrov a takéto rozdiely v hrúbke vytvárajú dobre známe farebné obrazy na povrchu mydlových bublín. Tieto rovnaké rozdiely v hrúbke však môžu pôsobiť ako druh zrkadiel, ktoré spôsobujú, že prúd svetla, ktorý nimi prechádza, sa lámu, rozdeľuje a vetví.
Vedením lúča laserového svetla, ktoré predtým dostalo špeciálny „plochý“tvar, mydlové mydlá vedci videli, že tento lúč sa začal šíriť pozdĺž trajektórie vetviaceho sa prúdu. Neskôr vedci sledovali, ako nahrádza pomerne jasné laserové svetlo lúčom slabého bieleho svetla, keď tento lúč začal meniť farbu a rozdeľuje sa na menšie lúče. Pri bežných mydlových bublinách spôsobuje prúdenie vzduchu okolo membrány konštantné zmeny jeho hrúbky, čo vedie k tomu, že farebné obrazy na povrchu neustále menia tvar a pohybujú sa. V peni nie sú žiadne významné vzduchové prúdy a rozdelené svetelné obrazy môžu zostať stabilné niekoľko minút.
Všimnite si, že tento úspech môže mať veľmi silný vplyv na pole takzvaných opto-fluidík, ktoré sú vedeckou oblasťou venovanou interakcii svetla s rôznymi tekutinami. A ak dáte voľnú ruku svojej fantázii, potom si viete predstaviť určitý optický procesor, ktorý vykonáva výpočty a manipuluje s prúdmi svetla pomocou umelo vytvorených rozdielov v hrúbke membrány v médiu, ktorým toto svetlo prechádza.
Propagačné video:
Na záver je potrebné uviesť, že rozvetvenie svetelného toku v troch dimenziách je javom, o ktorom vedci dlho hádali, ale ktorý sa v praxi až donedávna nikdy nepozoroval.