Forskere slår knuder på lysstråler

Et forskerhold fra universiteterne i Bristol, Glasgow og Southampton har fundet ud af, hvordan man kan slå "knuder" på lysstråle.

De tager udgangspunkt i, at lys i visse tilfælde ikke bevæger sig fuldstændigt retlinet, men som optisk hvirvelstrøm med en skruegangsbevægelse. Når man ser ind på lyset af en sådan optisk hvirvelstrøm fra enden, vil der være et sort hul i midten, hvor lysintensiteten er nul.

Disse sorte linjer langs med lyset er et fænomen, som har været velkendt i mange år. Fænomenet har siden J.F. Nye og Michael V. Berry University of Bristol i 1974 skrev en nu klassisk artikel om emnet været genstand for et forskningsområde, der kendes som 'singulær optik'.

Ved hjælp af avancerede algoritmer er det lykkedes engelske forskere at designe hologrammer, der kan slå knuder på lys. (Foto: University of Bristol) Illustration: University of Bristol
Det er de mørke baner, der findes langs optiske hvirvelstrømme, som forskerne har kunnet slå knuder på. Alligevel mener de, at deres nye eksperiment får praktisk betydning for fremtidige laserkomponenter. (Foto: University of Bristol) Illustration: University of Bristol

»Lyset omkring os er fyldt med disse mørke linjer, selv om vi ikke kan se dem,« forklarer Mark Dennis fra University of Bristol, der begyndte at arbejde med optiske strømningshvirvler sammen med Michael Berry for ti år siden.

Hologrammet styrer fasen af lyset

Man kan bl.a. bruge hologrammer til at få lyset til gå i skruegang og danne optiske hvirvler. De britiske forskere har nu lavet en afgørende ændring, idet de kan få de mørke linjer i de optiske hvirvelstrømme til at slå knuder på sig selv.

For at komme frem til dette meget overaskende resultat har Dennis slået sig sammen med matematikeren Robert King fra University of Southampton, som er ekspert i knudeteori - en gren af den abstrakte matematik, som er inspireret af knuder på snørebånd og reb. Sammen har de fundet ud af, hvordan hologrammet skal designes, så det manipulerer fasen af indkommende laserlys præcist således, at der opstår knuder på de mørke linjer langs strømningshvirvlerne efter lyset har passeret gennem hologrammet.

Ved hjælp af en særlig algoritme har forskerne desuden øget kontrasten i et hologram og gjort det muligt at iagttage hvirvlerne.

Miles Padgett fra Glasgow University har stået for udførelsen af eksperimenterne, der har bekræftet teorien, der er udviklet af Dennis og King. Han siger:

»Det sofistikerede hologramdesign, som kræves til demonstrationen af knudet lys, viser en avanceret lysstyring, som utvivlsomt kan bruges i kommende lasere.«

Studiet af knudehvirvler i almindelighed går helt tilbage til Lord Kelvin 1867. »Vores arbejde er et nyt kapitel i denne historie,« forklarer Mark Dennis.

Forskningsartiklen blev offentliggjort i en online version hos Nature Physics i går. (se link nedenfor)

Dokumentation

Pressemeddelelse
Artikel i Nature Physics (koster 90 kroner)
Optiske hvirvler (wikipedia)
Nye og Berrys artikel fra 1974

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

slå knude på en skærmet lysleder lavet af fiskeline :)

  • 0
  • 0

Er knuden på lyset, foran hologrammet? Hvordan ses den?

Måske kan den ses, hvis rummet fyldes af partikler, der lyser når lyset rammer?

I princippet, kan man lave hologrammer, der hvis lyset foran dem rammer partikler, så viser alt - fra knuder, til biler, eller buste.

Det sker simpelthen det, at hvis et hologram f.eks. belyses bagfra, så vil den kunne fokusere lyset i forskellig afstand, og når lyset rammer partikler, ses tydeligt figuren. Jeg har svært ved at se, om der er forskel på dette, og på en "knude".

  • 0
  • 0

Ja og så opfylder din måde endda overskriftens påstand, men forskerne har jo lige netop IKKE slået knuder på lysstrålerne, men derimod kun på "vortex'en" i midten af lysbundterne.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten