Процесс преломления света происходит при его прохождении между разными средами, такими как воздух, вода или стекло. Именно поэтому предметы в стакане с водой кажутся нам искаженными. Традиционно свет главным образом взаимодействует с электрической составляющей материи, практически не затрагивая магнитную компоненту.
Уникальное явление отрицательного преломления, когда световой луч отклоняется в неожиданном направлении, открывает захватывающие перспективы в оптике. Это явление может лечь в основу создания инновационных технологий невидимости и суперлинз, способных фокусировать свет в точку меньше длины его волны.
До настоящего времени достижение отрицательного преломления требовало использования сложных и дорогостоящих метаматериалов, состоящих из наноструктур. Их применение осложнялось производственными дефектами и существенными энергетическими потерями, а масштабирование производства представляло серьезную проблему.
Прорывное исследование международного научного коллектива представило инновационный подход к управлению взаимодействием света и атомов. Высокоорганизованные атомные решетки продемонстрировали способность создавать эффект отрицательного преломления без применения метаматериалов.
Ученые разработали детальную модель распространения света через атомные структуры, учитывающую влияние каждого отдельного атома. Результаты показали, что согласованное поведение атомов может обеспечить желаемый эффект отрицательного преломления.
В атомной решетке частицы демонстрируют удивительное коллективное поведение, взаимодействуя через световое поле. Такое взаимодействие порождает уникальные оптические эффекты, недостижимые при изучении изолированных атомов.
Ключом к успеху стало использование периодических оптических решеток для фиксации атомов. Эти структуры, напоминающие световые соты, позволяют ученым размещать атомы с помощью стоячих световых волн. Такая точность размещения атомных кристаллов открывает беспрецедентные возможности контроля над взаимодействием света и материи.
Расчеты демонстрируют, что использование атомных решеток существенно упрощает создание отрицательного преломления. Атомные системы выгодно отличаются от метаматериалов отсутствием производственных дефектов и обеспечивают чистое взаимодействие света с атомами без нежелательного преобразования световой энергии в тепловую.
Хотя исследование пока находится на теоретическом этапе, оно открывает многообещающие перспективы для практического применения этой технологии в будущем.
Источник: naked-science.ru
