Всім відомо, що світло може поширюватися прямолінійно і переломлюватися. З останнім явищем ми стикаємося, наприклад, коли кладемо соломинку в келих з коктейлем. Соломинка здається нам розірваною на кордоні води і повітря. Цей оптичний обман має місце через те, що індекс заломлення світла у воді та повітрі не однаковий.
У космічному просторі світло також може відхилятися від прямолінійного поширення під впливом сильних гравітаційних полів, що створюються такими об’єктами, як зірки або чорні діри.
Втім, деякі форми хвиль можуть згинатися самостійно. Наприклад, промінь Ейрі (Airy beam). Здатність до самостійного викривлення світлового променя була відкрита ще в кінці 1970-х років.
Але побачити ефект самостійного вигину в лабораторних умовах вдалося лише в 2007 році. Команда фізиків з університету центральної Флориди (University of Central Florida), отримавши промінь Ейрі, експериментально домоглася невеликого (до 8 ˚) вигину.
В останні роки теоретичні та експериментальні роботи з вивчення явища самостійного згинання світлового променя досягли небувалого рівня, пише Science.
Нещодавно група фахівців з ізраїльського інституту Техніон (Technion) знайшла такі рішення рівняння Максвелла, які дозволили подолати існуючі раніше обмеження функції Ейрі. Вчені обгрунтували можливість вигину променя світла під будь-яким кутом, хоч по колу.
У той же час фахівці з університету Франш-Конте (Université de Franche-Comté) знайшли початкові значення фази, які відповідають рішенням ізраїльських колег, не будучи обізнаними про їхні досягнення. Французи за допомогою пристрою, званого просторовий модулятор світла, отримали промінь, який згинається під кутом в 60 ˚.
У чому ж полягає принцип самостійного згинання променя? Світло – це “пучок” світлових хвиль, кожна з яких умовно має пік і западину. Ці частини хвиль можуть “взаємодіяти” одна з одною. Наприклад, якщо пік збігається з западиною, вони нівелюють один одного. Якщо ж піки збігаються, виникає яскрава пляма світла.
Контролюючи початкове положення фази хвилі, можна змусити світ міняти напрям (аж до зворотного, так виходить негативна швидкість світла), усуваючи “непотрібні” хвилі і посилюючи необхідні.
Відкриття ізраїльтян і французів може стати в нагоді в різноманітних областях: у промисловості, де модифікація променя звичайного лазера дозволить створювати не прямі, а вигнуті під потрібним кутом отвори. Складно недооцінити використання здатності променів “самостійно згинатися” і для так званого оптичного пінцета. Цей інструмент отримав широке застосування в біофізиці, так як дозволяє маніпулювати білками без прямого фізичного контакту.
