La sorprendente capacità della luce di creare ombre: una scoperta rivoluzionaria nell’ottica

Un nuovo fenomeno ottico sconvolge le conoscenze attuali, aprendo nuove prospettive tecnologiche

I ricercatori hanno fatto una scoperta significativa nel campo dell’ottica, osservando un fenomeno straordinario: la capacità della luce di bloccare un’altra luce, creando un’ombra visibile. Questo risultato, ottenuto attraverso esperimenti con un laser verde e un cristallo di rubino, potrebbe aprire nuove prospettive per la manipolazione della luce e per lo sviluppo di tecnologie ottiche innovative.

Il Prof. Jeff Lundeen, insieme al Boyd Research Group presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Ottawa, ha condotto la ricerca che ha portato a questa scoperta rivoluzionaria. L’osservazione della luce interagire con se stessa in modo inaspettato ha messo in discussione le conoscenze attuali sul comportamento della luce, aprendo la strada a nuove possibilità di controllo e manipolazione della luce.

Ombra del Fascio Laser
I ricercatori hanno dimostrato che un fascio laser a volte può comportarsi come un oggetto solido e proiettare un’ombra visibile a occhio nudo. Nell’immagine, l’ombra appare come la linea orizzontale che attraversa lo sfondo blu.
R. A. Abrahao, H. P. N. Morin, J. T. R. Pagé, A. Safari, R. W. Boyd, J. S. Lundeen

Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno notato che, in determinate condizioni, la luce può effettivamente bloccare un’altra luce, generando un’ombra simile a quella prodotta da oggetti solidi. Questo fenomeno insolito è stato ottenuto facendo passare un raggio laser verde attraverso un cristallo di rubino, illuminato lateralmente da luce blu, che ha creato un’ombra visibile a occhio nudo su una superficie.

Il meccanismo alla base di questo effetto è la saturazione inversa dell’assorbimento nel cristallo di rubino, che consente al raggio laser verde di ostacolare il passaggio della luce blu, generando un’ombra che segue fedelmente i contorni del raggio laser. Questa ombra laser si comporta in modo sorprendentemente simile a un’ombra tradizionale, adattandosi alla forma dell’oggetto e alle superfici su cui cade.

Esperimento dell'Ombra della Luce Laser
Per l’esperimento, un laser verde ad alta potenza è stato diretto attraverso un cubo di rubino e illuminato con un laser blu dal lato. Il laser verde aumenta l’assorbimento ottico del fascio laser blu illuminante, creando una regione corrispondente nella luce illuminante e creando un’area più scura che appare come un’ombra del fascio laser verde.
R. A. Abrahao, H. P. N. Morin, J. T. R. Pagé, A. Safari, R. W. Boyd, J. S. Lundeen

Il contrasto dell’ombra, misurato dai ricercatori, aumentava proporzionalmente alla potenza del raggio laser verde, raggiungendo un massimo del 22%, simile a quello di un’ombra naturale in una giornata di sole. Questa scoperta potrebbe avere importanti implicazioni pratiche, aprendo nuove prospettive nei campi della commutazione ottica, delle tecnologie di fabbricazione e dell’imaging.

Il Prof. Lundeen sottolinea l’importanza della ricerca fondamentale nel ridefinire la nostra comprensione del mondo fisico e si dice entusiasta delle future applicazioni di questa scoperta. Gli scienziati continuano a esplorare le potenzialità di questo fenomeno, che potrebbe portare a progressi significativi nella fotonica, nell’ottica non lineare e in altre tecnologie basate sulla luce.

Per ulteriori dettagli sulla scoperta, si può consultare lo studio “Lasers That Cast Shadows? Physics Takes a Surprising Turn” di Henri P. N. Morin, Jordan T. R. Pagé, Raphael A. Abrahao, Akbar Safari, Jeff S. Lundeen e Robert W. Boyd, pubblicato su Optica il 19 novembre 2024.

Jeff Lundeen
Abbiamo dimostrato che in certe condizioni, la luce può effettivamente bloccare altra luce, creando un’ombra
dice Jeff Lundeen, Professore Associato nel Dipartimento di Fisica presso l’Università di Ottawa.