Cientistas descobrem que lasers podem bloquear a luz e lançar sombra: WebCuriosos

As sombras são uma consequência natural das paredes opacas de um Universo iluminado.

A luz brilha; os fótons viajam até atingirem um objeto pelo qual não conseguem passar; esse bloqueio cria uma sombra, um pedacinho de escuridão onde a luz foi impedida.

Os físicos, porém, acabam de descobrir algo muito peculiar. Um laser que passa pelo material transparente certo pode forçar o ambiente ao seu redor a se tornar opaco, quase como se projetasse sua própria sombra.

Quando dois feixes de luz laser são cruzados da maneira correta, o feixe primário não consegue passar pelo secundário – criando uma linha sombreada na luz que atinge a superfície oposta.

“Nossa demonstração de um efeito óptico muito contra-intuitivo nos convida a reconsiderar nossa noção de sombra”, says physicist Raphael Abrahão do Laboratório Nacional de Brookhaven, nos EUA.

Exceto em circunstâncias muito particulares, os fótons não interagem entre si, com ondas que se cruzam passando sem impedimentos.

Se você cruzar dois feixes, eles passarão um pelo outro como se não houvesse nada ali – como se um feixe de lanterna passasse por outro.

Abrahão e seus colegas pensaram em investigar se um feixe de luz pode projetar uma sombra quase como um projeto paralelo. Eles estavam estudando como os feixes de luz interagem quando materiais não lineares são introduzidos. São materiais cujas interações com a luz não são escalonadas de forma linear, resultando em efeitos como amplificação, absorção, autofocalização e harmônicos (ou replicação de frequência).

Eles estavam usando software de modelagem 3D para gerar esquemas simples para seus experimentos. Neste software, o feixe de luz era representado como um cilindro sólido que projetava uma sombra, e os físicos acharam isso muito engraçado… até acharem interessante.

“O que começou como uma discussão engraçada durante o almoço levou a uma conversa sobre a física dos lasers e a resposta óptica não linear dos materiais,” Abrahão says. “A partir daí, decidimos realizar um experimento para demonstrar a sombra de um feixe de laser”.

Ruby é um material popular para estudar óptica não linear, então os pesquisadores usaram um como ponto de encontro para seus dois lasers, um azul e um verde.

A luz laser azul foi direcionada para um lado do rubi, por onde passou e lançou um brilho frio sobre uma tela, enquanto um feixe estreito de luz laser verde passou perpendicularmente ao primeiro do outro.

Onde quer que a fina linha de luz verde incidisse sobre as moléculas do rubi, ocorria uma dança complexa de elétrons subindo e descendo. Como consequência, o comprimento de onda ligeiramente mais curto da luz azul foi confundido pelos elétrons em transição, bloqueando seu caminho através do material translúcido.

O feixe de laser verde comporta-se, portanto, como um objeto, criando uma linha escura na luz azul que atinge uma tela do outro lado do rubi.

Esta linha escura atendeu a todos os critérios para ser classificada como sombra. Era visível a olho nu; conformado aos contornos da tela em que foi lançado; e movido com o feixe de laser verde quando a fonte de laser foi movida.

“Esta descoberta expande a nossa compreensão das interações luz-matéria e abre novas possibilidades para a utilização da luz de formas que não havíamos considerado antes,” Abrahão says.

“Nossa compreensão das sombras desenvolveu-se de mãos dadas com a nossa compreensão da luz e da óptica. Esta nova descoberta pode ser útil em várias aplicações, como comutação óptica, dispositivos nos quais a luz controla a presença de outra luz ou tecnologias que exigem precisão controle da transmissão de luz, como lasers de alta potência.”

A pesquisa foi aceita para publicação em ÓPTICOe pode ser encontrado no site de pré-publicação arXiv.