Изображение, которое вы видите чуток выше, весьма похоже на спутниковый снимок дельты какой-либо большой реки, когда основное русло начинает делиться на наименьшие русла и протоки, которые, в свою очередь, делятся на еще наименьшие. Нечто схожее может происходить и при распространении волн в определенной среде, такое явление именуется «ветвящимся потоком» и оно уже наблюдалось учеными-физиками по отношению к потокам электронов (электронному току), звуковым волнам и океанским волнам. Сейчас же ученым удалось достигнуть этого явления по отношению к видимому свету, и создать это оказалось довольно просто, ведь все, что потребовалось для этого — это лазер и пена, состоящая из маленьких мыльных пузырей.
Для появления ветвящегося потока требуется среда с определенными качествами. Ее структура обязана быть случайной, элементы, из которой состоит структура среды, должны быть больше длины волны потока. И конфигурации в структуре среды должны происходить довольно плавненько, без каких-то резких переходов. Если все эти условия соблюдаются, маленькие конфигурации и колебания структуры среды могут рассеивать поток, заставляя его делиться и повсевременно «ветвиться».
Поведение типа ветвящегося потока типично для волн, имеющих довольно огромную длину, но получение такового явления по отношению к волнам света являлось довольно сложным делом, пока исследователи из израильского Технологического института Технион и института Центральной Флориды не выдумали употреблять пену из мыльных пузырей как среду для распространения света.
Мембрана всякого пузыря состоит из весьма узкого слоя воды, зажатого меж 2-мя слоями молекул поверхностно-активного вещества. Толщина всего этого варьируется от 5 нанометров и нескольких нанометров и такие перепады толщины создают известные всем калоритные образы на поверхности мыльных пузырей. Но, эти же самые перепады толщины могут выступать в качестве собственного рода зеркал, которые принуждают преломляться, делиться и ветвиться проходящий через их поток света.
Направив луч света лазера, которому была за ранее придана особая «плоская» форма, через мыльную пену, ученые узрели, что этот луч начал распространяться по линии движения ветвящегося потока. Позднее, заменив довольно броский лазерный свет потоком слабенького белоснежного света, ученые следили за тем, как этот поток начал изменять цвет, расщепляясь на наиболее маленькие потоки. В обыденных мыльных пузырях воздушный поток вокруг мембраны вызывает неизменные конфигурации ее толщины, что приводит к тому, что цветовые образы на поверхности повсевременно меняют форму и передвигаются. В мыльной пене отсутствуют важные воздушные потоки, и образы расщепленного света могут сохранять свою стабильность в протяжении нескольких минут.
Отметим, что данное достижение может оказать весьма мощное воздействие на область так именуемой оптофлюидики, области науки, посвященной взаимодействию света с различными жидкостями. И, если отдать волю собственной фантазии, то можно представить для себя некоторый оптический микропроцессор, который производит вычисления, манипулируя потоками света с помощью создаваемых искусственно перепадов толщины мембран в среде, через которую проходит этот свет.
И в заключение следует упомянуть, что ветвление потока света в 3-х измерениях — это явление, о способности которого ученые догадывались уже довольно издавна, но которое никогда не наблюдалось на практике до крайнего времени.
Источник: