Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Повільне світло фізичне явище що полягає в суттєвому зменшенні групової швидкості світлових сигналів внаслідок взаємодії

Повільне світло

Повільне світло

Повільне світло — фізичне явище, що полягає в суттєвому зменшенні групової швидкості світлових сигналів внаслідок взаємодії із середовищем. Швидкість поширення світлового пакету як цілого — групова швидкість — залежить від лінійних властивостей середовища, а також визначається нелінійними взаємодіями. Зменшення групової швидкості приблизно в 100 разів, яке спостерігали ще в 1967—1969 роках під час вивчення самоіндукованої прозорості, є прикладом нелінійно-оптичного сповільнення світла.

У 1998 році данський фізик Лене Вестергаард Хау очолила об'єднану команду з Гарвардського університету та [en], яким вдалося уповільнити промінь світла приблизно до 17 м/с,  а дослідники з UC Berkeley уповільнили швидкість руху світла через напівпровідник до 9,7 км/с в 2004 році. Хау та її колегам пізніше вдалося повністю зупинити світло і розробити методи, за допомогою яких його можна зупинити, а потім перезапустити. Це було спрямовано на розробку комп'ютерів, які використовуватимуть лише невелику частину енергії сучасних машин.

У 2005 році IBM створила мікрочип, який може сповільнювати світло, виготовлений із досить стандартних матеріалів, що потенційно прокладає шлях до комерційного використання цього явища.

Передумови

Коли світло поширюється крізь матеріал, воно рухається повільніше, ніж з швидкістю image у вакуумі. Ця зміна фазової швидкості світла і проявляється у фізичних ефектах, таких як заломлення. Зменшення швидкості кількісно визначається відношенням між image та фазовою швидкістю. Цей коефіцієнт називається показником заломлення матеріалу. Повільне світло — це різке зменшення групової швидкості світла, а не фазової швидкості. Повільні світлові ефекти зумовлені не аномально великими показниками заломлення, а іншими причинами.

Повільне світло характеризується низькою груповою швидкостю. Якщо дисперсійне співвідношення показника заломлення таке, що індекс швидкості змінюється в малому діапазоні частот, то групова швидкість може бути дуже низькою, в тисячі або мільйони разів меншою за c, хоча показник заломлення все ще є типовим (від 1,5 до 3,5 для окулярів та напівпровідників). Якщо світло вмикається або вимикається в певний час або іншим чином модулюється, тоді амплітуда синусоїдального збурення також залежить від часу. Змінна в часі амплітуди світлової хвилі поширюється не з фазовою швидкістю, а з груповою швидкістю. Групова швидкість залежить не тільки від показника заломлення матеріалу, але і від того, як показник заломлення змінюється з частотою (тобто, від похідної показника заломлення за частотою).

Способи сповільнення світла

Є багато механізмів, які можуть генерувати повільне світло, і всі вони створюють вузькі спектральні області з високою дисперсією, тобто піки у дисперсійному співвідношенні. Схеми, як правило, згруповані у дві категорії: дисперсія матеріалу та дисперсія хвилеводу. Механізми дисперсії матеріалів викликають швидку зміну показника заломлення як функцію оптичної частоти, тобто вони модифікують часову складову хвилі, що поширюється. Це робиться за допомогою використання нелінійного ефекту для модифікації дипольної реакції середовища на сигнал або поле «зонда». Механізми дисперсії хвилеводів, такі як фотонні кристали, сполучені резонаторні оптичні хвилеводи та інші мікрорезонаторні структури  модифікують просторову складову (k-вектор) розповсюджуваної хвилі. Повільного світла також можна досягти, використовуючи дисперсійні властивості плоских хвилеводів.

Перспективи використання

Повільне світло може бути використано для значного зменшення шуму, що може дозволити більш ефективно передавати всі типи інформації. Крім того, [en], керовані повільним світлом, можуть у мільйон разів зменшити потреби в енергії порівняно з комутаторами, що працюють зараз від телефонного обладнання до суперкомп'ютерів.  Уповільнення світла може призвести до упорядкованішого руху транспорту. Повільне світло можна використовувати для побудови інтерферометрів, які набагато чутливіші до зсуву частоти порівняно зі звичайними інтерферометрами. Цю властивість можна використовувати для створення кращих, менших частотних датчиків та компактних спектрометрів високої роздільної здатності. Також повільне світло можна використовувати в оптичній квантовій пам'яті.

Див. також

Примітки

  1. Selden A.C. Pulse transmission through a saturable absorber // British Journal of Applied Physics, v. 18, p. 743—748 (1967).
  2. Е. Б. Александров и В. С. Запасский. Легенда об остановленном свете. — УФН, т. 174, № 10. — с. 1105—1108 (2004).
  3. Cromie, William J. (18 лютого 1999). Physicists Slow Speed of Light. The Harvard University Gazette. Процитовано 26 січня 2008.
  4. Light Changed to Matter, Then Stopped and Moved. Photonics.com. Процитовано 10 червня 2013.
  5. Ginsberg, Naomi S.; Garner, Sean R.; Hau, Lene Vestergaard (8 лютого 2007). Coherent control of optical information with matter wave dynamics (PDF). Nature. 445 (7128): 623—626. doi:10.1038/nature05493. PMID 17287804.
  6. Kanellos, Michael (28 вересня 2004). . ZDNet News. Архів оригіналу за 28 лютого 2008. Процитовано 26 січня 2008.
  7. Lee, Myungjun та ін. (2010). Systematic design study of an all-optical delay line based on Brillouin scattering enhanced cascade coupled ring resonators (PDF). Journal of Optics A. 12 (10).
  8. Pollitt, Michael (7 лютого 2008). Light touch could boost fibre optic networks. The Guardian. Процитовано 4 квітня 2008.

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Povilne svitlo fizichne yavishe sho polyagaye v suttyevomu zmenshenni grupovoyi shvidkosti svitlovih signaliv vnaslidok vzayemodiyi iz seredovishem Shvidkist poshirennya svitlovogo paketu yak cilogo grupova shvidkist zalezhit vid linijnih vlastivostej seredovisha a takozh viznachayetsya nelinijnimi vzayemodiyami Zmenshennya grupovoyi shvidkosti priblizno v 100 raziv yake sposterigali she v 1967 1969 rokah pid chas vivchennya samoindukovanoyi prozorosti ye prikladom nelinijno optichnogo spovilnennya svitla U 1998 roci danskij fizik Lene Vestergaard Hau ocholila ob yednanu komandu z Garvardskogo universitetu ta en yakim vdalosya upovilniti promin svitla priblizno do 17 m s a doslidniki z UC Berkeley upovilnili shvidkist ruhu svitla cherez napivprovidnik do 9 7 km s v 2004 roci Hau ta yiyi kolegam piznishe vdalosya povnistyu zupiniti svitlo i rozrobiti metodi za dopomogoyu yakih jogo mozhna zupiniti a potim perezapustiti Ce bulo spryamovano na rozrobku komp yuteriv yaki vikoristovuvatimut lishe neveliku chastinu energiyi suchasnih mashin U 2005 roci IBM stvorila mikrochip yakij mozhe spovilnyuvati svitlo vigotovlenij iz dosit standartnih materialiv sho potencijno prokladaye shlyah do komercijnogo vikoristannya cogo yavisha PeredumoviKoli svitlo poshiryuyetsya kriz material vono ruhayetsya povilnishe nizh z shvidkistyu c displaystyle c u vakuumi Cya zmina fazovoyi shvidkosti svitla i proyavlyayetsya u fizichnih efektah takih yak zalomlennya Zmenshennya shvidkosti kilkisno viznachayetsya vidnoshennyam mizh c displaystyle c ta fazovoyu shvidkistyu Cej koeficiyent nazivayetsya pokaznikom zalomlennya materialu Povilne svitlo ce rizke zmenshennya grupovoyi shvidkosti svitla a ne fazovoyi shvidkosti Povilni svitlovi efekti zumovleni ne anomalno velikimi pokaznikami zalomlennya a inshimi prichinami Povilne svitlo harakterizuyetsya nizkoyu grupovoyu shvidkostyu Yaksho dispersijne spivvidnoshennya pokaznika zalomlennya take sho indeks shvidkosti zminyuyetsya v malomu diapazoni chastot to grupova shvidkist mozhe buti duzhe nizkoyu v tisyachi abo miljoni raziv menshoyu za c hocha pokaznik zalomlennya vse she ye tipovim vid 1 5 do 3 5 dlya okulyariv ta napivprovidnikiv Yaksho svitlo vmikayetsya abo vimikayetsya v pevnij chas abo inshim chinom modulyuyetsya todi amplituda sinusoyidalnogo zburennya takozh zalezhit vid chasu Zminna v chasi amplitudi svitlovoyi hvili poshiryuyetsya ne z fazovoyu shvidkistyu a z grupovoyu shvidkistyu Grupova shvidkist zalezhit ne tilki vid pokaznika zalomlennya materialu ale i vid togo yak pokaznik zalomlennya zminyuyetsya z chastotoyu tobto vid pohidnoyi pokaznika zalomlennya za chastotoyu Sposobi spovilnennya svitlaYe bagato mehanizmiv yaki mozhut generuvati povilne svitlo i vsi voni stvoryuyut vuzki spektralni oblasti z visokoyu dispersiyeyu tobto piki u dispersijnomu spivvidnoshenni Shemi yak pravilo zgrupovani u dvi kategoriyi dispersiya materialu ta dispersiya hvilevodu Mehanizmi dispersiyi materialiv viklikayut shvidku zminu pokaznika zalomlennya yak funkciyu optichnoyi chastoti tobto voni modifikuyut chasovu skladovu hvili sho poshiryuyetsya Ce robitsya za dopomogoyu vikoristannya nelinijnogo efektu dlya modifikaciyi dipolnoyi reakciyi seredovisha na signal abo pole zonda Mehanizmi dispersiyi hvilevodiv taki yak fotonni kristali spolucheni rezonatorni optichni hvilevodi ta inshi mikrorezonatorni strukturi modifikuyut prostorovu skladovu k vektor rozpovsyudzhuvanoyi hvili Povilnogo svitla takozh mozhna dosyagti vikoristovuyuchi dispersijni vlastivosti ploskih hvilevodiv Perspektivi vikoristannyaPovilne svitlo mozhe buti vikoristano dlya znachnogo zmenshennya shumu sho mozhe dozvoliti bilsh efektivno peredavati vsi tipi informaciyi Krim togo en kerovani povilnim svitlom mozhut u miljon raziv zmenshiti potrebi v energiyi porivnyano z komutatorami sho pracyuyut zaraz vid telefonnogo obladnannya do superkomp yuteriv Upovilnennya svitla mozhe prizvesti do uporyadkovanishogo ruhu transportu Povilne svitlo mozhna vikoristovuvati dlya pobudovi interferometriv yaki nabagato chutlivishi do zsuvu chastoti porivnyano zi zvichajnimi interferometrami Cyu vlastivist mozhna vikoristovuvati dlya stvorennya krashih menshih chastotnih datchikiv ta kompaktnih spektrometriv visokoyi rozdilnoyi zdatnosti Takozh povilne svitlo mozhna vikoristovuvati v optichnij kvantovij pam yati Div takozhSvitlo Grupova shvidkist Fazova shvidkist Dispersiya svitlaPrimitkiSelden A C Pulse transmission through a saturable absorber British Journal of Applied Physics v 18 p 743 748 1967 E B Aleksandrov i V S Zapasskij Legenda ob ostanovlennom svete UFN t 174 10 s 1105 1108 2004 Cromie William J 18 lyutogo 1999 Physicists Slow Speed of Light The Harvard University Gazette Procitovano 26 sichnya 2008 Light Changed to Matter Then Stopped and Moved Photonics com Procitovano 10 chervnya 2013 Ginsberg Naomi S Garner Sean R Hau Lene Vestergaard 8 lyutogo 2007 Coherent control of optical information with matter wave dynamics PDF Nature 445 7128 623 626 doi 10 1038 nature05493 PMID 17287804 Kanellos Michael 28 veresnya 2004 ZDNet News Arhiv originalu za 28 lyutogo 2008 Procitovano 26 sichnya 2008 Lee Myungjun ta in 2010 Systematic design study of an all optical delay line based on Brillouin scattering enhanced cascade coupled ring resonators PDF Journal of Optics A 12 10 Pollitt Michael 7 lyutogo 2008 Light touch could boost fibre optic networks The Guardian Procitovano 4 kvitnya 2008

Дата публікації:
Топ