Roma – In determinate condizioni, anche un raggio laser può comportarsi come un oggetto opaco e proiettare un’ombra. Lo dimostra uno studio, pubblicato sulla rivista Optica, condotto dagli scienziati del Brookhaven National Laboratory presso l’Università di Ottawa. Il team, guidato da Raphael A. Abrahao, ha utilizzato un cristallo di rubino e un laser a specifiche lunghezze d’onda per bloccare la luce e generare un’ombra visibile attraverso un processo ottico non lineare. Questi risultati, commentano gli esperti, sfidano la tradizionale comprensione delle ombre e apre nuove possibilità per le tecnologie che potrebbero utilizzare un raggio laser per controllarne un altro. “Finora si riteneva che fosse impossibile per la luce laser proiettare un’ombra – afferma Abrahao – la nostra dimostrazione di un effetto ottico controintuitivo ci invita a riconsiderare la nostra nozione di ombra. L’effetto si verifica quando la luce interagisce con un materiale in modo dipendente dall’intensità e può influenzare un altro campo ottico”.
Per l’esperimento, un laser verde ad alta potenza è stato diretto attraverso il cubo di rubino e illuminato con un laser blu di lato. Il laser verde aumenta l’assorbimento ottico del raggio laser blu illuminante, creando una regione corrispondente nella luce illuminante e creando un’area più scura che appare come un’ombra del raggio laser verde.
Credito
RA Abrahao, HPN Morin, JTR Pagé, A. Safari, RW Boyd, JS Lundeen
“La nostra comprensione delle ombre – continua – si è sviluppata insieme a quella della luce e dell’ottica. Questa nuova scoperta potrebbe rivelarsi utile in varie applicazioni, dalla commutazione ottica allo sviluppo di dispositivi controllati dalla luce”. Nell’ambito dell’indagine, gli autori hanno diretto un laser verde ad alta potenza attraverso un cubo fatto di cristallo di rubino standard e lo hanno illuminato con un laser blu laterale. La luce verde che entra nel cristallo modifica la risposta del materiale alla lunghezza d’onda blu. Il verde agisce come un oggetto ordinario mentre il laser blu si comporta come luce pura. L’interazione tra le due sorgenti luminose ha creato un’ombra su uno schermo che era visibile come un’area scura dove il laser verde bloccava la luce blu. L’elemento osservato poteva essere classificato come un’ombra perché era visibile a occhio nudo, seguiva i contorni della superficie su cui cadeva e seguiva la posizione e la forma del raggio laser, che agiva come un oggetto. L’effetto ombra è una conseguenza dell’assorbimento ottico non lineare nel cristallo, e si verifica perché il laser verde aumenta l’assorbimento ottico del raggio laser blu, creando una regione corrispondente nella luce illuminante con intensità ottica inferiore. Il risultato è un’area più scura che appare come un’ombra del raggio laser verde. “Questa scoperta – commenta Abrahao – amplia la nostra comprensione delle interazioni luce-materia e apre nuove possibilità per utilizzare la luce in modi che non avevamo mai preso in considerazione prima”. I ricercatori hanno misurato sperimentalmente la dipendenza del contrasto dell’ombra dalla potenza del raggio laser, trovando un contrasto massimo di circa il 22 per cento, simile al contrasto dell’ombra di un albero in una giornata di sole. Gli esperti hanno anche sviluppato un modello teorico, dimostrando che era possibile prevedere con precisione il contrasto dell’ombra. I ricercatori sottolineano che da una prospettiva tecnologica, l’effetto che hanno dimostrato dimostra che l’intensità di un raggio laser trasmesso può essere controllata applicando un altro laser. Nei prossimi step, gli studiosi sperano di studiare altri materiali e altre lunghezze d’onda che possano produrre effetti simili. (30Science.com)
