09.01.20

Выявлены новые правила взаимодействия вещества со светом

Исследователи из Принстонского и Стэнфордского университетов открыли новые правила, которые регулируют поглощение и излучение света различными объектами. Их статья опубликована в журнале Physical Review Letters.

«Эффекты воздействия света на очень маленькие и довольно большие объекты существенно различаются, – отмечает первый автор исследования, сотрудник Принстонского университета Шон Молески. – Это различие можно наблюдать при переходе от молекулы к песчинке. Вы не можете одновременно описать поведение излучения при взаимодействии с ними обоими».

Эта проблема проистекает из корпускулярно-волновой природы света. Для обычных объектов движение излучения можно описать прямыми линиями или лучами – это корпускулярные свойства. Но для наночастиц или молекул с атомами волновые свойства света берут верх, и правила обычной оптики перестают работать на этом масштабе. И это различие очень важно. Например, в наблюдения в микронном масштабе некоторых материалов показали, что инфракрасный свет может излучать в миллионы раз больше энергии на единицу площади, чем предсказывает лучевая оптика.

В новом исследовании ученые выводят новые уравнения, которые описывают количество поглощенного или испущенного инфракрасного света в зависимости от масштаба объекта. Эта работа расширяет концепцию абсолютно черного тела – идеального объекта, который поглощает и излучает свет с максимальной эффективностью.

«Мы и другие ученые провели много исследований, чтобы попытаться понять, насколько близко возможно подойти к созданию абсолютно черного тела, – говорит главный автор исследования, адъюнкт-профессор Принстонского университета Алехандро Родригес. – Как мы можем сделать идеальный поглотитель? Идеальный излучатель? Это очень старая проблема, которую многие физики – в том числе Планк, Эйнштейн и Больцман – решали ранее и заложили основы для развития квантовой механики».

Читайте также