Bilden du ser precis ovanför ser mycket ut som en satellitbild av delta i en stor flod, där huvudkanalen börjar delas upp i mindre kanaler och kanaler, som i sin tur delas upp i ännu mindre. Något liknande kan uppstå när vågor sprider sig i en viss miljö, detta fenomen kallas "förgreningsflöde" och det har redan observerats av fysiker i relation till elektronströmmar (elektrisk ström), ljudvågor och havsvågor.
Nu har forskare lyckats uppnå detta fenomen i förhållande till synligt ljus, och det visade sig vara ganska enkelt att göra detta, eftersom allt som krävdes för detta var en laser och ett skum bestående av små såpbubblor.
Ett grenflöde kräver en miljö med vissa egenskaper. Dess struktur bör vara slumpmässig, elementen som utgör strukturen för mediet bör vara större än våglängden för flödet. Och förändringar i miljöstrukturen bör ske ganska smidigt utan några plötsliga övergångar. Om alla dessa villkor är uppfyllda kan små förändringar och fluktuationer i strukturen hos mediet sprida flödet, vilket får det att separera och ständigt "grenas".
Förgreningsflödesbeteendet är typiskt för vågor med tillräckligt lång längd, men att få ett sådant fenomen i förhållande till ljusvågor var ganska svårt tills forskare från Technion Institute of Technology och University of Central Florida kom med användningen av skum från såpbubblor som ett medium för ljusutbredning …
Membranet för varje bubbla består av ett mycket tunt skikt vätska som är inklämd mellan två lager av ytaktiva molekyler. Tjockleken på allt detta varierar från fem nanometer till flera nanometer och sådana skillnader i tjocklek ger de välkända färgglada bilder på ytan av såpbubblor. Men samma skillnader i tjocklek kan fungera som ett slags speglar som får en ljusström som passerar genom dem att brytas, delas och grenas.
Genom att rikta en stråle med laserljus, som tidigare hade fått en speciell "platt" form, genom tvålskummen, såg forskarna att denna stråle började spridas längs banan i en grenström. Senare, ersätter ett ganska starkt laserljus med en stråle med svagt vitt ljus, såade forskarna när denna stråle började ändra färg och delades upp i mindre strålar. I vanliga tvålbubblor orsakar luftflödet runt membranet ständiga förändringar i dess tjocklek, vilket leder till att färgbilderna på ytan ständigt förändrar form och rör sig. Det finns inga betydande luftströmmar i skummet, och de delade ljusbilderna kan förbli stabila i flera minuter.
Observera att denna prestation kan ha en mycket stark inverkan på fältet så kallad optofluidik, ett vetenskapsområde som ägnas åt interaktion mellan ljus och olika vätskor. Och om du ger dig fantasin fritt tyg, kan du föreställa dig en viss optisk processor som utför beräkningar som manipulerar ljusströmmarna med hjälp av konstgjorda skapade skillnader i membrattjocklek i det medium som detta ljus passerar genom.
Kampanjvideo:
Sammanfattningsvis bör det nämnas att förgrening av ljusflödet i tre dimensioner är ett fenomen, som forskarna har gissat ganska länge, men som aldrig har observerats i praktiken förrän nyligen.
