Obrázek, který vidíte právě výše, vypadá podobně jako satelitní obraz delty nějaké velké řeky, kde se hlavní kanál začíná rozdělit na menší kanály a kanály, které se zase rozdělí na ještě menší. Něco podobného se může stát, když se vlny šíří v určitém prostředí, tento jev se nazývá „větvící se tok“a fyzici to již pozorovali ve vztahu k elektronovým tokům (elektrický proud), zvukovým vlnám a vlnám oceánů.
Nyní se vědcům podařilo tento jev dosáhnout ve vztahu k viditelnému světlu a ukázalo se, že je to docela jednoduché, protože vše, co k tomu bylo zapotřebí, byl laser a pěna tvořená malými bublinami mýdla.
Tok větvení vyžaduje prostředí s určitými vlastnostmi. Jeho struktura by měla být náhodná, prvky tvořící strukturu média by měly být větší než vlnová délka proudu. A ke změnám ve struktuře prostředí by mělo docházet docela hladce, bez jakýchkoli náhlých přechodů. Pokud jsou všechny tyto podmínky splněny, malé změny a fluktuace ve struktuře média mohou tok rozptýlit, což způsobí jeho oddělení a neustálé „větvení“.
Chování větveného toku je typické pro vlny, které mají dostatečně dlouhou délku, ale získání takového jevu ve vztahu ke světelným vlnám bylo docela obtížné, dokud vědci z Technion Institute of Technology a University of Central Florida nepřišli s použitím pěny z mýdlových bublin jako média pro šíření světla. …
Membrána každé bubliny sestává z velmi tenké vrstvy kapaliny vložené mezi dvě vrstvy molekul povrchově aktivní látky. Tloušťka toho všeho se pohybuje od pěti nanometrů do několika nanometrů a takové rozdíly v tloušťce vytvářejí dobře známé barevné obrazy na povrchu mýdlových bublin. Tyto stejné rozdíly v tloušťce však mohou působit jako druh zrcadel, která způsobují, že proud světla, který jimi prochází, se lomí, rozdělí a rozvětví.
Vedením paprsku laserového světla, které bylo dříve dáno zvláštním „plochým“tvarem, vědci viděli, že se tento paprsek začal šířit podél trajektorie větvícího se proudu. Později vědci sledovali, jak nahradí poměrně jasné laserové světlo paprskem slabého bílého světla, jak tento paprsek mění barvu a rozděluje se na menší paprsky. U běžných mýdlových bublin způsobuje proudění vzduchu kolem membrány konstantní změny v jeho tloušťce, což vede ke skutečnosti, že barevné obrazy na povrchu se neustále mění tvar a pohybují se. V pěně nejsou žádné významné vzdušné proudy a rozdělené světelné obrazy mohou zůstat stabilní několik minut.
Všimněte si, že tento úspěch může mít velmi silný dopad na pole tzv. Opto-fluidics, pole vědy věnované interakci světla s různými tekutinami. A pokud si svou představivost dáte volnou ruku, můžete si představit určitý optický procesor, který provádí výpočty a manipuluje s toky světla pomocí uměle vytvořených rozdílů v tloušťce membrán v médiu, kterým toto světlo prochází.
Propagační video:
A na závěr je třeba zmínit, že větvení světelného toku ve třech rozměrech je jev, který vědci odhadovali poměrně dlouhou dobu, ale který se v praxi až donedávna nikdy nepozoroval.