لقد تعلمنا جميعًا في دروس العلوم أن أشعة الضوء تتحرك في مسارات مستقيمة وتتشتت من خلال عملية تعرف باسم "الحيود" - وأنها لا تستطيع الدوران حول الزوايا. لكن الآن، يقوم علماء من جامعة تل أبيب باختبار تطبيقات جديدة لاكتشافهم الأخير أن أشعة الضوء الصغيرة يمكن بالفعل أن تنحني في بيئة معملية وأنها تنحني بشكل أقل بكثير من الأشعة "العادية" Nature Photonics
سميت هذه الأشعة، التي تسمى "الأشعة الهوائية"، نسبة إلى عالم الفلك الإنجليزي السير جورج بيديل إيري، الذي درس مسارات الضوء المنحنية في أقواس قزح، والتي تم إنتاجها لأول مرة في جامعة فلوريدا. الآن، أظهر البروفيسور آدي آري وطلابه تال ألينبوجن ونوعا فالاش بلوخ وأييليت جاني بيدويتز وإيدو دوليف من كلية الهندسة بجامعة تل أبيب طرقًا جديدة لإنتاج هذا النوع من الأشعة والتحكم فيها. وتم نشر بحثهم، الذي استخدم خوارزمية مبتكرة وبلورات بصرية خاصة غير خطية، في المجلة العلمية طبيعة الضوئيات.
ويقول البروفيسور أرييه إن بعض هذه التطبيقات الجديدة، مثل مصدر الضوء لإنشاء عوارض قادرة على الدوران حول الزوايا، أو العبوات المضيئة التي لا تحتوي على مصادر ضوء مرئية، لا تزال بعيدة عن خمسة عشر عامًا. ومع ذلك، فإن هذا البحث له أيضًا تطبيقات فورية. على سبيل المثال، بما أن الجزيئات الصغيرة "تنجذب" إلى أعلى شدة للحزمة، يمكن للصناعات الدوائية والكيميائية استخدام الحزمة الجديدة لفرز الجسيمات وفقًا لحجمها أو جودتها ولتصفية الملوثات من الأدوية، الأمر الذي قد يؤدي لولا ذلك إلى التسمم وحتى الموت.
وحتى الآن، بحسب مقال آخر نُشر أيضًا في المجلة العلمية طبيعة الضوئيات, تم إنشاء الأشعة الهوائية من خلال "الحيود الخطي" باستخدام وسائل تشع ضوءًا أحادي اللون من خلال ألواح زجاجية ذات سماكة مختلفة. ومع ذلك، باستخدام البلورات التي طوروها في مختبرهم، يستخدم نهج الباحثين من جامعة تل أبيب طريقة أخرى: البصريات غير الخطية. بعد انعكاسها نحو البلورات، "ترتد" موجات الضوء داخل البلورة، فتغير طولها الموجي ولونها. ويشير الباحثون إلى أنه من خلال هذه الطريقة سيتم فتح نافذة لتطوير أشعة ضوئية جديدة ذات أطوال موجية جديدة مع تحكم أكبر في مساراتها.
ويوضح الباحث الرئيسي: "لقد وجدنا طريقة للتحكم في شعاع القزحية بحيث يتم توجيهه إلى اليمين أو اليسار كما نرغب مثلاً". بالإضافة إلى ذلك، وجد الباحثون أيضًا طريقة للتحكم في موضع ذروة كثافة الأشعة، والتي يتم إنشاؤها من خلال عملية بصريات غير خطية.
البصريات غير الخطية (مدخل ويكيبيديا، البصريات غير الخطية) هو حقل فرعي من علم البصريات يناقش استجابة المواد لشدة الإشعاع العالية. تؤدي التفاعلات القوية بين الإشعاع والمادة إلى خلق ألوان جديدة لها نصف الطول الموجي لتردد الضوء الأصلي الذي تم امتصاصه. على سبيل المثال، الاستجابة غير الخطية لضوء الأشعة تحت الحمراء قادرة على إنتاج ضوء مرئي - كما يتم الحصول عليه في مؤشرات الليزر الخضراء الساطعة المستخدمة في العروض التقديمية المقدمة في غرف كبيرة.
تحمل الأشعة الهوائية إمكانية تحقيق تقدم كبير للمهندسين. ومن الممكن استخدامها كأساس للتكنولوجيا التي كانت وراء "الرصاص الخفيف" في عصر الفضاء ـ باعتبارها تكنولوجيات تتسم بالكفاءة والدقة بالنسبة للشرطة والجيش، ولكنها أيضاً بمثابة واجهة اتصال مبتكرة بين أجهزة الإرسال والاستقبال. كحزم صغيرة ومضغوطة من المعلومات، ستكون هذه الأشعة الجوية قادرة على التحرك في الهواء الطلق، وهو ما يأمل الباحثون.
تعليقات 12
وعلى ضوء التعليقات تم رفع نسخة جديدة من المقال.
شكرا لجميع المستجيبين.
ودي،
صحيح أن هذا ليس حلاً منفردًا
هذا هو حل موجة صدمة البلازما.
للأستاذ أرييه
شكرا لتصحيح الأخطاء في ترجمة المقال. يمكن أن تؤدي الترجمة الخاطئة إلى إضعاف الفهم بشدة.
شكرًا لمايكل على إحالة البروفيسور أرييه لشرح المقال
لا تزال هناك عدة نقاط غير واضحة في المقال وأميل إلى نسبتها إلى الترجمة. ماذا يعني ذلك
"أشعة صغيرة من الضوء"؟ تظهر في المقال.
إذا فهمت بشكل صحيح، فمن الممكن بالطبع تحويل أشعة الضوء بمساعدة البلورات والمنشورات والشبكات
كما أشار تسفي، لكن الفكرة هنا هي أن شدة الشعاع مدمجة مع النطاق غير الخطي
يسمح لتشتيت شعاع؟
بالمناسبة أعتقد أن Zvi ولكني لست متأكدًا من أن عوارض Airey هي بالفعل عبارة عن عزلات ولكن
وكان من المستحيل فهم ذلك صراحة من رد فعل آدي أرييه، فقد ذكر ذلك ببساطة
هي وظائف ذاتية لمعادلة هيلمهولتز.
http://en.wikipedia.org/wiki/Airy_beam
مصطلح البصريات غير الخطية الذي يستخدمه المراسل ليس دقيقًا ويجب أن يكون بصريات غير خطية. وحتى بدلاً من مصطلح الانكسار، فمن المعتاد استخدام مصطلح الحيود. أما بالنسبة للأشعة الهوائية، فهي أشعة يؤدي فصها المركزي مسارًا مكافئًا في الفضاء، ولذلك تسمى هذه الأشعة أيضًا بالحزم المتسارعة. وهي تختلف في هذا عن الأشعة الأكثر شيوعًا مثل الأشعة الغوسية المنبعثة من أشعة الليزر، والتي يتقدم فصها المركزي في خط مستقيم. وعلى الرغم من خواص تسارعها، إلا أن الأشعة الهوائية لا تتعارض مع أي من قوانين البصريات المعروفة وتشكل حلاً تحليليًا لمعادلة تقدم الموجات في الفضاء الحر، والتي تسمى معادلة هيلمهولتز.
مزيد من التفاصيل تجدونها في المقال التالي:
Tal Ellenbogen et al، التوليد غير الخطي ومعالجة الحزم الهوائية. الضوئيات الطبيعية، 2009؛ 3 DOI: 395/nphoton.10.1038
تسفي وإيهود:
يبدو لي أن ترجمة موشيه نحماني مخلصة (باستثناء الاختيار غير الناجح لمصطلح "غير خطي" كترجمة لـ "غير خطي") للمصدر المنشور في صحيفة Sainsdaily، والذي يتناول أيضًا الحركة في غير الخطية. - خطوط مستقيمة في وسط عادي .
لقد أرسلت بريدًا إلكترونيًا إلى البروفيسور عدي أرييه وطلبت رأيه.
تعليق إيهود على هذا المقال مهم للغاية ويتطلب اهتمام الكاتب لأنه ينير المقال بأكمله في ضوء مختلف!
تتحرك أشعة الضوء في وسط منتظم في خطوط مستقيمة وإذا غيرتها فهذا أمر مثير للاهتمام وغريب جدًا وربما ليس صحيحًا.
علاوة على ذلك، من الممكن أن يتسبب ذلك في انكسار الضوء عن طريق: البلورات، والشبكات، والمنشورات، وما إلى ذلك، وربما تم القيام بذلك هنا لأسباب فنية - حتى يتمكنوا من النظر إلى شدة الضوء في نهايات مختلفة من الطيف .
إن مصطلح اللاخطية لا علاقة له على الإطلاق بمسألة الحركة في الخطوط المستقيمة أو المنحنية - فهو تعبير يشير إلى تصنيف المعادلة الفيزيائية التي تصف النظام. هناك تأثيرات غير خطية في البصريات تنشأ من الرتب العليا للمعادلات الخطية تقريبًا (ولهذا السبب لا نرى تأثيرات بصرية غير خطية في الحياة اليومية). لا أريد الدخول في التفاصيل الرياضية الدقيقة، لكن من الواضح أن الأمر يتعلق بالبصريات غير الخطية، لأنه يتعلق بتغيير لون الأشعة وهو تأثير ينشأ من البصريات غير الخطية.
أخيرًا، وظيفة Airy المذكورة، لست مخطئًا (سوف أتحقق منها الليلة) هي محلول سوليتون للموجات في البلازما - أي محلول لا يتغير أثناء الحركة. وإذا كان الأمر كذلك بالفعل، فهذا تفسير لكون هذه الوظيفة ستكون بمثابة "رصاصة من الضوء"، لأنها لن "تنتشر" أثناء حركتها بل ستحافظ على شكلها.
هل يمكن لهذه الطريقة أن تخلق ثقبًا أسودًا من شأنه أن يبتلع الأرض؟
لا يوجد شيء اسمه البصريات غير الخطية. المصطلح هو البصريات غير الخطية والفرق هو لا
دلالي فقط !!!
البصريات غير الخطية لا تتعامل مع البصريات التي لا تتحرك فيها الأشعة في خطوط
بشكل مستقيم ولكن في مواد ذات خصائص بصرية تتغير حسب مرور الضوء
من خلالهم! من المحتمل أن يؤدي خطأ الترجمة إلى إرباك القراء تمامًا.
الاكتشاف هنا في رأيي ليس فيزيائيًا، بل هندسيًا فقط وليس شعاعًا
غاوسي، يتم إنتاج شعاع يتم تحديد ملفه الشخصي بواسطة وظيفة تعرف باسم
وظيفة متجددة الهواء. القدرة على تحويل البوق إلى اليمين أو اليسار هي مزيج من
ملف تعريف شعاع الضوء مع الخصائص غير الخطية للبلورات.
إنه مزيج.. في تل أبيب هناك تعاون. ومع ذلك، فإن المهندسين يبنون، والفيزيائيون يبحثون بالطريقة الأساسية.
ويقول إن هذا الإنجاز تم تحقيقه على يد باحثين من كلية الهندسة. أنا مهتم بمعرفة لماذا لا يوجد فيزيائيون؟ اعتقدت أن مجال البصريات والبلورات ينتمي إلى مجالات البحث في كلية الفيزياء.
أتساءل عما إذا كانت هذه الطريقة (إذا فكرت فيها) ستكون قادرة على التنبؤ بنتائج أكثر دقة لتصريف الجاذبية؟
أو بمساعدة هذه الطريقة سيكون من الممكن بناء شاشات أكثر تطورا؟