В мире интересного

Краткие новости

 Российские и американские ученые в Дубне (Московская область) открыли 118-й элемент периодической системы Менделеева.
 
 
24.11.2017
 
 
Развитие - это сохранение или разрушение старого? С одной стороны можно сказать, что возникает что-то новое, и старое при этом исчезает. С другой стороны если мы рассматриваем объект ни как мгновенное состояние, а как совокупность состояний во времени, то можем говорить, что объект сохраняется.

Время временит из прошлого в будущее.

В мире интересного arrow Новости arrow Наука arrow Физики подтвердили электромагнитную природу света
Физики подтвердили электромагнитную природу света Версия для печати Отправить на e-mail
04.10.2009
Электромагнитная природа света подтверждена окончательно.   Лишь в 2009 году физики создали методику, способную измерить колебания магнитной компоненты света. Джеймс Клерк Максвелл. английский физик

Уже почти полтора века назад человечеству стало ясно, чтосвет — электромагнитная волна. Первым об этом догадался Максвелл: когда он получилволнообразное решение своих знаменитых уравнений и вычислил скорость этих волн,получилось значение, очень близкое к измеренной на тот момент скорости света.Шотландец немедленно предположил, что свет и есть электромагнитная волна, ачастота ее колебаний определяет свойства, в первую очередь цвет света (к томумоменту были известны лишь два вида световых лучей – видимые и инфракрасные).

 

В любом учебнике физики написано, что электромагнитнаяволна, будь то радиоволны, свет или жесткое рентгеновское излучение,представляет собой пару электрического и магнитного полей, которые непрерывнопревращаются друг в друга и тем самым поддерживают распространение волны.Электрический и магнитный векторы направлены перпендикулярно друг другу инаправлению распространения волны и непрерывно осциллируют, поддерживая другдруга.

Электричество заметнее магнетизма

Может показаться невероятным, но на деле такое представлениео свете экспериментальной проверке до сих пор не подвергалось. Конечно, в концеXIX века, вскоре после смерти Максвелла, немец Генрих Герц смог получитьподобную волну гораздо меньшей частоты (выражаясь современным языком, это былирадиоволны УКВ-диапазона) и тем самым доказал существование предсказанныхМаксвеллом волн.

Тем не менее, что касается непосредственно света, то наличиев этих волнах магнитной составляющей до сих пор экспериментально не былопоказано. Тому есть простая причина: электрическая составляющая волны хоть инесет такую же энергию, как магнитная, гораздо охотнее передает ее заряженнымчастицам. А именно на воздействии на заряженные частицы в конечном счетеоснованы все детекторы света – хоть ультрамодная ПЗС-матрица, хоть человеческийглаз.

Чтобы «почувствовать» магнитную составляющую световой волны,частица должна двигаться, и чем быстрее она движется, тем лучше. Лишь прискорости, близкой к скорости света, влияние электрической и магнитнойсоставляющих сравнивается. Однако даже легчайшие электроны движутся вокругатомных ядер со скоростью существенно меньшей, чем скорость света, а потому вбольшинстве случаев электрическая сила безоговорочно доминирует. Ваша свадебнаяфотография, видеозапись первых шагов вашего ребенка и комфортное чтение вотэтих самых букв – все это проявления работы именно электрической, а немагнитной силы.

Генрих Герц в миниатюре

В 2009 году, через 130 лет после кончины Максвелла, егопредположения о природе света наконец подтверждены окончательно. К публикации вамериканском журнале Science принята статья группы голландских физиков подруководством Маттео Буррези из Института атомной и молекулярной физики вАмстердаме, которым наконец удалось зафиксировать и измерить магнитнуюсоставляющую световой волны. Публикация в престижном журнале – превосходныйподарок к завершению аспирантуры: диссертацию Буррези защитил буквально неделюназад.

Оборудование и методика, которыми пользовались голландцы,удивительным образом похожи на те, с чьей помощью Герц создал первыерукотворные электромагнитные волны. Чтобы доказать волновую природугенерируемых электрическим разрядом сигналов, он создал так называемую стоячуюволну, «заперев» ее между двух цинковых зеркал. А детектировал электромагнитноеполе Герц с помощью металлического кольца с прорезью, в котором волна разгонялаток; если он был достаточно сильным, в прорези проскакивала искра, которую инаблюдал немецкий физик.

Методика измерений

Чтобы измерить магнитное поле световой волны, ученыевозбуждали вторичную световую волну колебаниями магнитного вектора стоячейволны в окрестности волновода и измеряли ее фазу интерферометрическим способом.

Буррези также использовал стоячую волну и кольцо с прорезью,только микроскопических размеров, в тысячи раз тоньше человеческого волоса. Вроли кольца выступало металлическое покрытие на кончике зонда сканирующегомикроскопа, а прорезь в нем, ширина которой всего 40 нанометров, пришлосьвытравливать сфокусированным потоком ионов. Ученые опустили зонд в 20 нм отволновода, где распространялся лазерный луч с длиной волны 1550 нм; это ближнийинфракрасный диапазон, и для работы с таким светом используются технологииоптики, а не радиофизики.

Методика измерений довольно сложна, однако в результате уавторов не осталось сомнений – их зонд измерил именно магнитное поле волны. Иего поведение оказалось ровно таким, какое предсказывают уравнения Максвелла.

Наноневидимки

Разумеется, в том, что свет — электромагнитная волна, никтоиз физиков и так не сомневался. Однако детектированием магнитного поля световойволны ученые продемонстрировали способность измерять ничтожные поля,осциллирующие с гигантскими частотами, характерными для оптического диапазона.

Такой контроль свойств электромагнитного поля простонеобходим, если мы всерьез настроены создавать «шапки-невидимки»,сверхразрешающие линзы и прочие чудеса, которые нам обещает создание метаматериалов,работающих в оптическом диапазоне. Пока же обещания теории метаматериалов, втом числе и знаменитую шапку-невидимку, которая полностью скрыла цилиндрическийобъект, заставив электромагнитные волны обтекать его, удалось воплотить в жизньлишь в радиодиапазоне и микроволнах.

Для перехода в оптический диапазон принципиальныхограничений нет, однако до сих пор ученые не могли контролировать электрическиеи магнитные свойства с точностью, необходимой для оптических метаматериалов.Создание таких материалов – это нанотехнологии высшего разряда. И оборудование,и методика, созданные Буррези и его коллегами – ровно то, что нужно для такихизмерений.


http://infox.ru/science/lab/2009/10/02/lightmagneticfielddetectedforthefirsttime.phtml

 
< Пред.   След. >

Еще по теме

Опросы

Сколько Вам лет?
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     
 
© 2006-2017