Wissenschaftler ziehen Licht, indem sie es auf Schallgeschwindigkeit verlangsamen

Wissenschaftlern ist es zum ersten Mal gelungen, ein Bild zu drehen, indem sie Licht nahe an die Schallgeschwindigkeit ziehen. Forscher der Universität Glasgow zogen Licht, indem sie es zunächst in einem Rubinkristall auf Schallgeschwindigkeit verlangsamten und es dann mit fast 3.000 U/min drehten. Sie bestätigten den Widerstand, indem sie die Verschiebung eines Bildes im Licht bemerkten, das mit bloßem Auge sichtbar war. Details zu ihrerlernenerscheinen in der Ausgabe vom 1. Juli 2011 vonWissenschaft.


Grüner Laser. Bildquelle: CILAS

Die meisten Leute denken vielleicht, dass die Lichtgeschwindigkeit konstant ist, aber dies ist nur in einem Vakuum wie dem Weltraum der Fall, wo es sich mit 671 Millionen Meilen pro Stunde fortbewegt. Wenn Licht jedoch durch verschiedene Substanzen wie Wasser oder Feststoffe wandert, verlangsamt sich seine Geschwindigkeit, wobei sich verschiedene Wellenlängen (Farben) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Es wurde auch beobachtet – aber nicht allgemein anerkannt –, dass eine sich bewegende Substanz wie Glas, Luft oder Wasser das durch sie hindurchtretende Licht mitreißen kann – ein Phänomen, das zuerst von . vorhergesagt wurdeAugustin-Jean Fresnelim Jahr 1818 und hundert Jahre später beobachtet.


Der grüne Laser verlässt den Rubinkristall. Bildquelle: Universität Glasgow

Miles Padgett von der School of Physics and Astronomy Optics Group sagte:

Die Lichtgeschwindigkeit ist nur im Vakuum konstant. Wenn Licht durch Glas wandert, zieht die Bewegung des Glases auch das Licht mit.

Wenn Sie ein Fenster so schnell wie möglich drehen, wird vorhergesagt, dass das Bild der Welt dahinter ganz leicht gedreht wird. Diese Drehung würde etwa ein Millionstel Grad betragen und für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar sein.




Die Glasgower Forscher nutzten das Licht eines grünen Lasers und leuchteten ein elliptisches Bild durch einen Rubinkristallstab, der sich mit bis zu 3.000 Umdrehungen pro Minute um seine Achse drehte. Als das Licht zum ersten Mal in den Rubin eindrang, verlangsamte sich seine Geschwindigkeit auf ungefähr Schallgeschwindigkeit (ungefähr 741 Meilen pro Stunde). Die Drehbewegung des Stabes zog das Licht mit sich und drehte das Bild um fast fünf Grad – groß genug, um mit bloßem Auge zu sehen.

Sonja Franke-Arnold, die auf die Idee kam, langsames Licht in Rubin zu verwenden, um den Photonenwiderstand zu beobachten, sagte:

Wir wollten hauptsächlich ein grundlegendes optisches Prinzip demonstrieren, aber diese Arbeit hat auch Anwendungsmöglichkeiten. Bilder sind Informationen, und die Fähigkeit, ihre Intensität und Phase zu speichern, ist ein wichtiger Schritt zur optischen Speicherung und Verarbeitung von Quanteninformationen, die möglicherweise das erreichen, was kein klassischer Computer jemals erreichen kann.

Die Option, ein Bild um einen festgelegten beliebigen Winkel zu drehen, bietet eine neue Möglichkeit, Informationen zu codieren, eine Möglichkeit, auf die bisher kein Bildcodierungsprotokoll zugegriffen hat.


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Fazit: Forscher der Universität Glasgow konnten Licht ziehen, indem sie es zunächst in einem Rubinkristall auf Schallgeschwindigkeit verlangsamten und dann mit 3.000 U/min drehten. Ergebnisse ihrer Studie erscheinen in der Ausgabe vom 1. Juli 2011 vonWissenschaft.

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