אור כהה חושף את צבעו האמיתי

בל דיומא, physics web (תרגום: דיקלה אורן)

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/darklight.html

פיזיקאים מאוניברסיטת גלסגאו באנגליה חזו לראשונה בצבעים הנחבאים, שקיומם ב"אור כהה" נובא לאחרונה (J Leach and M Padgett 2003 New J. Phys. 5 154). אור כהה נוצר, כאשר שתיים או יותר אלומות של אור עוברות התאבכות הורסת ומבטלות זו את זו לחלוטין.כך נוצרים כתמים, שנראים שחורים לחלוטין לעין האנושית.

לתופעה של אור כהה קשר הדוק עם אזורים של החלל, שידועים כהפרעת פאזה או סינגולריות (ייחודיות): אלה הם אזורים בהם פאזת האור אינה מוגדרת ויכולה לקבל כל ערך בין אפס ו-π2. אם סינגולריות הפאזה היא קו מקביל לציר האלומה, היא ידועה כ"מערבולת אופטית".

במאי 2002 מייקל ברי מאוניברסיטת בריסטול באנגליה חזה, כי יהיה ניתן לראות דפוסים שונים של צבעים בסביבת מערבולת כזאת (New J. Phys. 4 74; New J. Phys. 4 66). ג'ונתן ליץ' ומיילס פדגט כעת צפו בתופעה הזו בניסוי בגלסגאו.

ליץ' ופדגט הפיקו מערבולת אור לבן ע"י הארה של אור מנורת טונגסטן של 200 וואט דרך "מאפנן אור מרחבי" – סריג שבירה הולוגרפי שעשוי מגביש נוזלי. המאפנן הזה אפשר להם להפיק אלומה בה לכל הפוטונים היה אותו תנע זוויתי, למרות שהאלומה הכילה אורכי גל שונים.

לאחר מכן העבירו החוקרים את האלומה דרך מצלמת צבע מבוססת CCD, שהכילה מגיבים לצבעי אדום כחול ירוק בדומה לאלה של העין. כיוון שהמערבולות הן אזורים של עוצמת אור אפסית, השפעות הצבעים, שנובאו ע"י התיאוריה, הן מאוד עדינות. ליץ' ופדגט הגדילו את ההשפעות הללו ע"י יישום תיקון צבעים מיוחד – כרומסקופ – על התמונה (ראה תרשים).

"התמונה שקיבלנו הייתה בדיוק מה שנחזה ע"י ברי," אמר ליץ' ל-physics web. "ראינו שמיקום המערבולת סומן ע"י דפוס ברור של צבעים עם מעבר של אדום וכחול לאורך המערבולת, שהופרד ע"י אזור סגול ללא ירוק כלל."

הצוות מגלסגאו אומר, כי למרות שלמערבולת יש יישומים מעשיים מועטים, ניתן למצוא שימוש לאור בעל תנע זוויתי בתקשורת קוואנטית. כמו כן ניתן להשתמש בו כדי לתפוס ולסובב עצמים מיקרוסקופיים במעין "פינצטה אופטית".

כיתוב לתמונה:
חתך הרוחב הנצפה של האלומה בסביבת מערבולת אור לבן מפוזרת לאחר הפעלת הכרומסקופ; מיקום המערבולות מסומן בידי הנקודות הצבועות המתאימות. (קרדיט על התמונה: J Leach and M Padgett 2003 New J. Phys. 5 154)

קישור לכתבה המקורית ב-physics web
קישור לתקציר המאמר
ידען הפיסיקה

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~697899627~~~95&SiteName=hayadan