Исследователи впервые смогли заснять на видео лазер, отражающийся от зеркала.
Наблюдать за тем, как мимо пролетают разноцветные линии света, чрезвычайно увлекательно в любом НФ фильме, однако в реальности наблюдать лазерный луч нелегко. Для того чтобы его увидеть, фотоны из лазера должны попасть на сетчатку глаза, а из-за того что лазер представляет собой когерентный поток движущийся в одном направлении, это происходит только когда лазерный луч попадает на что-нибудь что отражает часть света.
Незначительно малое количество фотонов отражается от расположенных в воздухе молекул, но этого недостаточно для того чтобы увидеть луч. Это можно исправив, напустив дыма, чтобы дать лазеру больше молекул от которых он будет отражаться, но это уже не тот эффект как в фильмах.
«Задача была в создании видео пучка лазера, движущегося сквозь чистый воздух» — говорит Женева Гариепи из университета Гериот-Ватт в Эдинбурге. — «Мы хотели посмотреть на свет не взаимодействуя с ним, просто как он пролетает мимо.»
Чтобы добиться этого, исследователи соорудили достаточно высокочувствительную для поимки этих единичных отразившихся от отдельных атомов фотонов. Она построена из ячеек сенсоров, расположенных 32 х 32, и записывающих время детектирования фотона с точностью эквивалентной съемке со скоростью 20 миллиардов кадров в секунду.
Ученые расположили всю систему для съемки сбоку лазера, светящего на систему из нескольких зеркал. Произведя два миллиона импульсов на протяжении 10 минут и вычтя из результата фоновые шумы, они сумели собрать достаточно отразившихся от воздуха фотонов чтобы проследить весь путь отражающегося луча.
«На выходе мы получаем покадровое движения луча через нашу систему» — говорит Гариепи. В видео данные о позиции луча наложены на фотографию снятую обычной камерой, и покрашены в зеленый цвет чтобы соответствовать цвету лазера.
Эксперимент начинался как простая исследовательская головоломка, однако Гариепи считает что у результата могут быть и практические использования. В ещё одном эксперименте был снят фокусированный лазер, который ионизировал атомы воздуха для создания плазмы. Гариепи говорит что подобные эксперименты могли бы помочь в исследовании плазмы, позволяя посмотреть её изменения в суперкоротких промежутках времени.
