Prisluškovanje svetlobnim odbojem

Nekaj več kot stoletje je minilo od Maxwellovih in Bartolijevih zapisov, ki so teoretično napovedali obstoj sevalnega tlaka. Konec avgusta tega leta je raziskovalna skupina z ljubljanske strojne fakultete v sodelovanju s kanadsko Univerzo Britanske Kolumbije in dvema univerzama iz zvezne države Paraná v Braziliji rezultate eksperimenta predstavila v znanstvenem članku, objavljenem v znanstveni reviji Nature Communications. Ti rezultati so teoretične napovedi Maxwella in Bartolija ponovno potrdili, a še zmeraj se velikokrat poraja vprašanje, kako ima svetloba lahko gibalno količino, če pa pravimo, da fotoni oziroma kvanti svetlobe nimajo mase. Najpogosteje si namreč gibalno količino predstavljamo kot lastnost, ki jo ima določen predmet z maso, potuje pa z določeno hitrostjo v neko smer. Za pojasnilo smo zato vprašali doktorja Tomaža Požarja z ljubljanske Fakultete za strojništvo, ki je vodil to mednarodno raziskavo:

Izjava

Izvedeli smo, kako pride do pojava prenosa gibalne količine tudi v primeru elektromagnetnega valovanja, torej svetlobe. Če deluje optična sila na predmet pravokotno, lahko rečemo, da na površino deluje svetlobni tlak. A to ni edini pojav, ki ga lahko pripisujemo svetlobi. Več o tem, kako lahko svetloba deluje na snov in kako snov to, po domače rečeno, začuti, doktor Tomaž Požar:

Izjava

Raziskovalec omeni, da so za potrebe eksperimenta uporabili zrcalo, ki mu pravimo dielektrično zrcalo. Tako zrcalo skoraj popolnoma odbije vpadno svetlobo, ne da bi pri tem prišlo do absorpcije. Zakaj so pri eksperimentu uporabili ravno to vrsto zrcala, nam razloži doktor Tomaž Požar:

Izjava

Svetlobni vir, ki so ga uporabili pri eksperimentu, je bil laser. Ta je zaradi specifičnih lastnosti najbolj primeren tip svetlobe. Zakaj, razloži doktor Požar:

Izjava

Kot smo slišali, so inštrumenti, ki so bili uporabljeni pri eksperimentu, zelo specifični in so jih morali raziskovalci izbrati selektivno in jih tudi nekoliko prirediti, zato da bi bile meritve čim natančnejše. Doktor Tomaž Požar nam oriše potek eksperimenta:

Izjava

Poleg že omenjenih komponent je bil pri eksperimentu ključen detektor površinskega premika, ki je moral biti čim bolj občutljiv, zato so izbrali piezoelektričnega. Doktor Požar nadaljuje:

Izjava

Prej smo lahko slišali, da je dielektrično zrcalo še najustreznejše za opazovanje odboja svetlobe, saj se z njegovo uporabo zmanjša prisotnost termoelastičnih valov. Kot pove že ime, se ob prisotnosti termoelastičnih valov snov segreje, kar predstavlja motnjo pri zaznavanju šibkih ultrazvokov, ki nastanejo zaradi svetlobnega tlaka. Več o zapletih pri izvajanju doktor Požar:

Izjava

Ker se pri odboju laserskega bliska od površine zrcala v njem sproži val, ki zaniha kristalno mrežo, se znotraj snovi ustvarijo zvočni valovi. Zato bi lahko rekli, da so znanstveniki v bistvu prisluškovali tako nastalim ultrazvokom, kar je bila tudi prvotna ideja za naslov znanstvenega članka, kot nam pove doktor Tomaž Požar:

Izjava

Eksperiment je uspešno postavil temelje za nadaljnje raziskave, in sicer za raziskave gibalne količine, ki jo svetloba nosi s seboj, ko je že vstopila v prozorno snov, na primer, ko potuje v vodi ali skozi stekleno ploščo. Pri tem se hitrost potovanja svetlobe upočasni in, kot pravijo najnovejše teorije, pod seboj ustvari supersonični mehanski val. Prihodnje meritve bodo pokazale, če je temu res tako.

Poslušati svetlobo je namreč veliko težje kot videti zvok!

Pod svetlobo elastično zaniha tudi Dunia.