Оптические вихри вокруг лазерных лучей

03.10.2016

Говард Милчберг (Howard Milchberg) из Мэрилендского университета и его коллеги описали ранее неизвестное явление - оптические вихревые поля, напоминающие кольца табачного дыма. Они возникают вокруг лучей мощных лазеров.

Луч лазера направлен из источника и путешествует по прямой, пока не столкнется с отражающей или поглощающей преградой. При особых условиях луч лазера не рассеивается, а наоборот, служит сам себе фокусирующей линзой. Именно такие лучи и создают вокруг себя колечки вихрей. Милчберг и коллеги назвали их "пространственно-временными оптическими вихрями" (STOV). Кольца движутся вдоль луча лазера со скоростью света и ограничивают поток энергии внутри себя.

Ученые убеждены, что оптические вихри смогут объяснить многие загадки физики лазеров, сформулированные в последнее десятилетие. Это не первый тип вихревых оптических явлений, которые возникают вокруг лазерного луча; так, науке хорошо известны вихри орбитального углового момента, которые движутся в направлении распространения луча лазера, совсем как вода, которая вытекает из сосуда через маленькое отверстие. Они влияют на форму луча, поэтому манипуляции с ними находят себе широкое применение в лазерной технике. Они позволяют создавать неоднородную структуру самого луча и выбирать, что попадет в него, а что нет.

Новый вид оптических вихрей может оказаться еще более полезным из-за своей динамической природы. Ученые рассчитывают с их помощью научиться манипулировать частицами, движущимися со скоростями, близкими к скорости света.

<< Назад: Флуоресцентные датчики укажут на органические загрязнители воды 03.10.2016

>> Вперед: Аэродинамический велосипед 02.10.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Робот-летучая мышь 02.03.2014 Американские инженеры впервые проанализировали механику полета летучих мышей и в ближайшем будущем используют собранные данные для создания робота, который умеет летать в воздухе и маневрировать так же, как и его живой рукокрылый "предок", говорится в статье в журнале Physics of Fluids. "Как правило, летучие мыши бывают очень подвижными и юркими и обладают способностью менять траекторию полета очень быстро, что помогает им быстро маневрировать и ловить жертв во время полета. Нас заинтересовало, как они это делают", - заявил Данеш Тафти из Технологического института Виргинии в Блэкбурге (США). Тафти и его коллеги раскрыли тайны полета летучих мышей, изучив анатомию, механические свойства и манеру движения крыльев у крыланов, крупных летучих мышей из семейства Pteropodidae. Эти летучие мыши, несмотря на достаточно крупные крылья размахом в 40 см, обладают относительно небольшой массой - около 30 г. Небольшая масса и большие крылья могут создавать серьезные проблемы с сильными порывами ветра. Авторы статьи обнаружили, что летучие мыши справляются с ними, постоянно меняя форму и размеры крыла во время взмахов вверх и вниз. К примеру, летучие мыши увеличивают площадь крыла на 30% во время взмахов вниз для максимального использования "полезных" потоков воздуха и уменьшают его на аналогичное значение при взмахах вверх, что минимизирует тянущие вниз силы. Благодаря этому крылья крыланов генерируют в 2-3 раза больше подъемной силы, чем аналогичные по площади крылья планера. "В ближайшем будущем мы разберем эти, казалось бы, сложные движения крыльев на простые элементы, что необходимо для создания робота-"летучей мыши". Кроме того, мы планируем изучить и другие движения летучих мышей, такие как полет по прямой линии и быстрые маневры. И главным вопросом будет то, сможем ли мы использовать эти сведения для создания автономного летательного аппарата", - заключает Тафти.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025