Независимо от того, под каким углом падает свет, он отражается по тому же пути
Свет, падающий на новое и улучшенное зеркало, всегда возвращается отправителю.
Южнокорейские физики создали композитное зеркало, состоящее примерно из тысячи крошечных отражателей, которое уговаривает световые волны повторять, в обратном порядке, пути, по которым исходные волны поразили его. В результате исследователи смогли воспроизвести изображение в том же месте, где оно возникло, даже несмотря на то, что исходные световые волны сильно рассеивались на пути к зеркалу. Это зеркало фазового сопряжения, о котором сообщается в статье, опубликованной в Physical Review Letters, не является первым в своем роде, но требует меньше оборудования и времени на подготовку, чем его предшественники. «Это очень просто и элегантно», - говорит Аллард Моск, физик из Университета Твенте в Энсхеде, Нидерланды.
Исследователи проверили свое устройство, проецируя изображение цифры 5 через материалы, в том числе кусок сырой курицы, который мешал свету. После короткого периода калибровки зеркало посылало световые волны, которые снова проходили через курицу и объединялись, чтобы воссоздать цифру «5». Хотя зеркала с фазовым сопряжением пока отправляются в лабораторию, их способность фокусировать и расшифровывать свет может иметь важное медицинское применение.
Настенное зеркало манипулирует светом путем отражения, часто посылая волны, отскакивающие в новом направлении. Например, волны, идущие под углом слева, отражаются от зеркала вправо. Но свет, падающий на зеркало лоб в лоб, отражается обратно туда, где он возник. Это не удивительно, но это интригует физиков, потому что демонстрирует симметрию обращения времени: видео отраженной волны будет выглядеть идентично видео, воспроизводимому в обратном направлении от входящей волны.
Не обычное зеркало
Обычное зеркало отражает свет в противоположном направлении. Но зеркало, обращающее время, всегда посылает свет прямо туда, откуда он пришел, независимо от того, под каким углом свет падает на зеркало.
Источник: К. Ли и др./arXiv.org 2015
Зеркало с фазовым сопряжением, также называемое зеркалом обращения времени, выполняет этот процесс возврата к отправителю независимо от угла, под которым свет падает на зеркало. Зеркало работает, изменяя направление движения каждой световой волны, сохраняя первоначальную форму волны. Это легче сказать, чем сделать, говорит Моск. Предыдущие прототипы зеркал, обращающих время, требовали сложных оптических трюков, таких как запуск нескольких лазеров для восстановления желаемой формы волны.
YongKeun Park, физик-биомедицинская оптика из Корейского передового института науки и технологий в Тэджоне, Южная Корея, и его коллеги придумали более простое решение. Когда рассеянный курицей свет от «5» достиг зеркала команды, компьютер автоматически сдвинул отдельные отражатели зеркала, пока они не сфокусировали свет в узкий пучок. Это означало, что зеркало откалибровано и готово воспроизвести «5». Затем исследователи запустили лазерный луч, который отразился от зеркала и прошел через курицу. Это было похоже на нажатие кнопки перемотки назад. Поскольку лазерный свет повторно вошел в курицу именно там, где ранее появился рассеянный свет, и по тем же траекториям и под теми же углами, проход птицы фактически расшифровал свет. «5» снова появилась на прежнем месте.
Моск с оптимизмом смотрит на перспективы зеркал с фазовым сопряжением для медицинских применений. Он представляет, как врачи вводят краситель или другой агент, чтобы раковые клетки светились внутри тела. Зеркало с фазовым сопряжением собирало бы этот клеточный свет, даже после того, как он был рассеян другими тканями, и посылало обратно высокоэнергетический луч, который поражает и сжигает только раковые клетки. «Есть основания полагать, что это можно сделать, возможно, в ближайшие 5-10 лет», - говорит Моск.