Siła światła. Optyczna siła nośna

Naukowcy amerykańscy udowodnili, że możliwe jest uzyskanie „fotonowej siły nośnej”. Rezultaty badań amerykańskich fizyków są szczególnie obiecujące dla konstruktorów napędu statków kosmicznych

Aktualizacja: 08.12.2010 21:11 Publikacja: 08.12.2010 17:50

Siła światła. Optyczna siła nośna

Foto: Fotorzepa, Danuta Matłoch Danuta Matłoch

Świetną analogią może być siła nośna wykorzystywana w lotnictwie. Powstaje w wyniku przepływu strug powietrza wokół skrzydeł samolotu o specjalnym profilu. Maszyna wielokrotnie cięższa od powietrza jest w stanie p oderwać się od ziemi. Pamiętając o nieporównywalnej skali, podobny efekt można uzyskać odpowiednio manipulując przepływem promieni świetlnych. I tu potrzebny jest specjalny profil. Naukowcy uzyskali go przecinając wzdłuż cieńsze od włosa włókno szklane.

Zespół kierowany przez Grovera Swarzlandera z Rochester Institute of Technology w USA, najpierw sporządził komputerową symulację, a następnie sprawdził działanie modelu w praktyce. Wyniki doświadczenia naukowcy opisali w najnowszym wydaniu magazynu „Nature Photonics”.

Każdy foton - najmniejsza porcja światła - niesie ze sobą określoną energię. Szklane włókno o odpowiednim kształcie może zsumowaną energię wielu fotonów wykorzystać.

Ciśnienie promieniowania światła naszej gwiazdy jest już wykorzystywane do napędu eksperymentalnych sond kosmicznych wyposażonych w „ słoneczne żagle”.

— Nikt dotąd nie myślał o wykorzystaniu tej energii za pomocą profilowania światła w podobny sposób, jak korzystamy z przepływającego powietrza wokół śmigła czy skrzydła samolotu - powiedział Grover Swarzlander.

W modelowaniu graficznym — ku zdziwieniu naukowców — siła nośna fotonów pojawiała się niezależnie od kąta ustawienia profilu — połówki walca szklanego włókienka. Uzyskany za pomocą symulacji komputerowej model naukowcy chcieli sprawdzić w praktyce. Cieńszą od włosa połówkę walca umieścili pod wodą i przepuścili prostopadle wiązkę światła laserowego. Okazało się że wynik doświadczenia potwierdził wcześniejsze symulacje. Naukowcy uzyskali „optyczną siłę nośna”. Sami byli zaskoczeni, że nikt przed nimi nie wpadł na tak prosty pomysł, choć mechanizm fizyczny jest znany od lat.

— Oni przeprowadzili eksperyment, który pokazał działanie sił o których wiedzieliśmy, ale także podkreślili efekt ich wzmocnienia — powiedział BBC News prof. Ortwin Hess z Imperial College London. — Ta „optyczna siła nośna ” to świetna analogia.

Problemem ze słonecznymi żaglami jest rozproszenie energii fotonów w taki sposób, że nie zawsze działają w pożądanym kierunku. Zespół amerykańskich fizyków zapowiedział dalsze eksperymenty na poziomie mikroskopowym.

Świetną analogią może być siła nośna wykorzystywana w lotnictwie. Powstaje w wyniku przepływu strug powietrza wokół skrzydeł samolotu o specjalnym profilu. Maszyna wielokrotnie cięższa od powietrza jest w stanie p oderwać się od ziemi. Pamiętając o nieporównywalnej skali, podobny efekt można uzyskać odpowiednio manipulując przepływem promieni świetlnych. I tu potrzebny jest specjalny profil. Naukowcy uzyskali go przecinając wzdłuż cieńsze od włosa włókno szklane.

Materiał Partnera
Jak postrzegamy UE? Co myślimy w zależności od mediów, z których korzystamy?
Nauka
Tajny rosyjski satelita „nie jest już operacyjny”. Wywoływał spore obawy
Nauka
Dlaczego superwulkan Yellowstone nie wybucha? Naukowcy odkryli cenną wskazówkę
Nauka
Kiedy gospodarki są w szoku? Co i jak kształtuje cykle koniunkturalne
Materiał Promocyjny
Jak Meta dba o bezpieczeństwo wyborów w Polsce?
Nauka
Obraz, notatki na marginesach. Co staropolskie książki mówią o ich czytelnikach?