Читаем Юный техник, 2015 № 07 полностью

Кстати, конструируя свои устройства для левитации, многие исследователи опирались на теорию российского физика-теоретика Льва Петровича Горькова, опубликованную в статье «О силах, действующих на малую частицу в акустическом поле в идеальной жидкости», которая была напечатана в журнале «Доклады АН СССР» еще в 1961 году.

В литературе также описан опыт, который можно произвести, скажем, в школьном кабинете физики. Если поднести к ультразвуковому генератору полоску бумаги так, чтобы ее свободный конец располагался в 3–5 мм над торцом стержня — излучателя ультразвука, а затем включить генератор, то кончик бумажной полоски под воздействием звуковой волны взовьется вверх и неподвижно зависнет над стержнем.

Осязаемая голограмма воспринимается как поверхность упругого мяча.

ТАКТИЛЬНЫЙ ОБМАН

Мы уже рассказывали вам (см. «ЮТ» № 1 за 2015 г.) об удивительном покрытии, под которым не прощупываются спрятанные предметы. Но это, оказывается, не единственный способ обмануть наши органы чувств. Исследователи теперь способны сделать осязаемыми виртуальные трехмерные изображения — голограммы.

Особенно успешно в этом деле продвинулись ученые Бристольского университета, Британия. На научной конференции SIGGRAPH Asia 2014 (г. Шеныжэнь, Китай), прошедшей в декабре прошлого года, они продемонстрировали технологию, которая генерирует объемную форму, дополняющую изображение 3D-дисплея.

Говоря проще, предложенный метод опять-таки использует ультразвук, который ощущается рукой, как некий предмет. Это происходит потому, что фокусировка сложных ультразвуковых узоров, излучаемых специальным устройством, создает воздушные колебания в виде стоячих волн, о которых говорилось выше. Они как раз и воспринимаются рукой, подобно упругой поверхности резинового мяча.

На основе этой технологии сотрудники компании Ultrahaptics уже создали специальный сенсор Leap Motion. Он позволяет отслеживать положение руки в воздухе и фокусировать ультразвук так, чтобы создавалось ощущение объемного предмета.

Еще в 1905 году, то есть 110 лет тому назад, известный теоретик Альберт Эйнштейн проводил опыты по наблюдениям фотоэлектрического эффекта, за что впоследствии и был удостоен Нобелевской премии. При этом он обратил внимание, что атомы некоторых металлов испускают свободные электроны под воздействием падающего на них света.

Почему так? Поразмыслив, Эйнштейн пришел к выводу о том, что луч света является не просто волной электромагнитного излучения, а состоит из дискретных «энергетических волновых пакетов», называемых фотонами, которые и сбивают электроны в атомах с их орбит.

Впоследствии этот принцип дуализма, то есть двойственности природы света, закрепился в физике. Однако до последнего времени никому еще не удавалось непосредственно наблюдать фотон в образе волны и частицы. Лишь недавно ученые из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны, Швейцария, используя так называемые поляритоны в ходе достаточно сложного эксперимента, впервые в истории получили портрет фотона, на котором наглядно проявилась двойственность его натуры.

Поляритон — это устройство, состоящее, как сообщают физики, из трех компонентов: оптического резонатора — набора из двух зеркал-отражателей, заключенной между ними световой волны и квантового колодца — атома и вращающегося вокруг него электрона, который периодически поглощает и испускает квант света.

Исследователи создали такой поляритон, за «переключениями» которого они могли следить при помощи электронного микроскопа.

Им удалось достичь этого благодаря плазменным резонаторам — другой относительно новой технологии, позволяющей преобразовать коллективные колебания электронов в металлах в свет, тепло и другие формы энергии или же поглощать их.

Роль такого резонатора играла небольшая серебряная нанонить, которую ученые периодически облучали ультракороткими импульсами лазера.

Лазер придал энергию заряженным частицам в нанонити, заставляя их вибрировать. Свет стал перемещаться по нити в противоположных направлениях (как машины на двухполосной магистрали). При встрече этих двух волн образовалась третья. Именно за ней наблюдали экспериментаторы.

В общем, согласитесь, разобраться в этом так же непросто, как в самом фотоне. Но, так или иначе, появился снимок, на котором портрет фотона представлен, причем в цветном изображении. На нем, если присмотреться, видно, как частицы в правом верхнем углу постепенно превращаются в волны, обозначенные синим цветом.

В. ЧЕРНОВ