Спиральный свет

30.12.2024

Свет - это одно из самых удивительных и загадочных явлений природы. Мы привыкли воспринимать его как нечто обыденное и привычное, будь то свет лампочки или солнечные лучи. Но что, если этот свет можно было бы "закрутить" и придать ему необычные свойства? Такое открытие сделали ученые из Мичиганского университета, исследуя возможности создания "закрученного" света с помощью технологий, основанных на принципах работы традиционной лампочки накаливания.

Обычно световые частицы, или фотоны, колеблются в разных направлениях. Однако если свет проходит через материал с определенной структурой, например, через закрученную нить накала, он может приобрести особую форму - спиральную. Этот процесс называется хиральностью. Спиральный свет открывает новые горизонты для манипулирования светом, что может привести к созданию революционных технологий, от новых видов датчиков до усовершенствованных систем машинного зрения.

Суть исследования заключалась в том, чтобы изучить, как микроскопическая закрученная нить накала может изменять свет. Ученые выяснили, что если длина витков спирали в нити накала совпадает с длиной волны излучаемого света, сам свет начинает "закручиваться". Этот эффект зависит от многих факторов, включая форму витков спирали и электронные свойства материала нити, в данном случае наноуглерода и металлов. Полученный свет обладает эллиптической поляризацией, что означает, что он приобретает форму, напоминающую спираль, и может быть использован для более сложных задач.

Один из наиболее захватывающих аспектов этого открытия заключается в его возможных применениях. Например, оно может найти применение в области машинного зрения. Представьте себе робота или беспилотный автомобиль, которые способны различать объекты не только по их форме или цвету, но и по тому, как они поляризуют свет. Это сходно с тем, как раки-богомолы, обладающие уникальным зрением, могут воспринимать мир, используя закрученный свет. В условиях плохой видимости такие системы могли бы отличать объекты, например, оленя и человека, на основе различий в поляризации света, который они излучают.

Профессор Котов, один из авторов исследования, отмечает, что такие технологии могут существенно улучшить автономные транспортные средства, позволяя им различать объекты даже в условиях туманной или темной среды. Это стало возможным благодаря новой технологии, использующей принцип работы традиционной лампочки, но на совершенно новом уровне.

Особое внимание ученые уделили яркости получаемого закрученного света. Оказалось, что этот свет может быть до 100 раз ярче, чем свет, созданный с помощью других технологий. Однако, несмотря на эти впечатляющие результаты, ученые столкнулись с трудностью: полученный свет имеет широкий спектр длин волн и степени закрученности. Это ограничивает его применение, но в планах ученых - решить эту проблему. Они намерены работать над созданием более точных технологий, включая лазеры, использующие закрученные световые структуры.

Кроме того, исследователи планируют изучить инфракрасный диапазон, где излучение абсолютно черного тела достигает своего пика при комнатной температуре. Это может стать новым направлением для использования эллиптической поляризации, например, для улучшения контрастности изображений и разработки новых методов визуализации.

Работа мичиганских ученых показывает, как давно известные физические явления могут быть использованы в совершенно новых контекстах. Это открытие не только помогает нам лучше понять, как форма объекта влияет на поляризацию света, но и открывает перспективы для разработки новых технологий в области оптики, робототехники и материаловедения.

Простой и знакомый каждому из нас принцип работы лампочки накаливания оказался ключом к созданию света с совершенно необычными свойствами. Ожидается, что "закрученный" свет откроет новые возможности для множества технологий, от улучшения зрительных систем до разработки новых источников энергии. Кто мог бы подумать, что такие простые идеи могут привести к таким революционным открытиям? Вполне возможно, что это только начало, и впереди нас ждут еще более удивительные разработки в мире оптики.

<< Назад: Комнатные растения и воздух в помещении 30.12.2024

>> Вперед: Изучение инстранных языков изменяет связи в мозге 29.12.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Связь голода с любопытством 25.12.2018 Японские ученые установили, что физический голод тесно связан с тем же нейробиологическим процессом, который отвечает за любопытство. В первом эксперименте добровольцам показывали либо фокусы, либо фотографии еды, а потом демонстрировали лотерейный барабан. Если участник выигрывал приз, ему давали выбор: поесть или узнать секрет фокуса, а если человек проигрывал, то получал мягкий, но неприятный импульс тока. В конце участники оценивали, что было сильнее: любопытство или чувство голода, а также выбирали, играть или еще раз в лотерею или нет. Затем исследователи провели второй эксперимент - на этот раз любопытство провоцировалось интригующими вопросами, например: "Единственная пища, которая никогда не портится?". Играя в лотерею, добровольцы увеличивали свои шансы узнать правильный ответ. Вторым вариантом снова была еда. Все это время ученые сканировали мозг участников и выяснили, что во время принятия решения и в случае любопытства, и в случае голода, у людей наблюдалась большая активность в ключевой области мозга, известной как стриатум. Эта область тесно связана с мотивацией и вознаграждением. Кроме того, когда человек принимал решение сыграть в лотерею еще раз, наблюдался большой разрыв между стриатумом и сенсомоторной корой. Ученые предполагают, что это связано со снижением риска физического воздействия.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026