Wiązki laserowe można wykorzystać do dokładnego pomiaru położenia lub prędkości obiektu. Ale w tym przypadku jest to normalne
Naukowcy z Uniwersytetu w Utrechcie i TU Wienpotrafili uzyskać pomiary z zadaną dokładnością nawet w tak trudnych warunkach. Specjalnie zmodyfikowali wiązkę lasera, tak aby dostarczała pożądane informacje w nieuporządkowanym środowisku.
„Maksymalna możliwa dokładność pomiaru wynosicentralny element wszystkich nauk przyrodniczych” – mówi Stefan Rotter z TU Wien. „Na przykład w ogromnym obiekcie LIGO, który służy do wykrywania fal grawitacyjnych, wiązki laserowe są wysyłane do lustra, a zmiany odległości między laserem a zwierciadłem mierzone są z niezwykłą precyzją”.
Działa tak dobrze tylko dlatego, że wiązka lasera przechodzi przez ultrawysoką próżnię.
„Ale wyobraźmy sobie szklany panel, ale nieidealnie przezroczysty, ale szorstki i nieoszlifowany jak okno w łazience ”- kontynuuje Allard Mosk z Uniwersytetu w Utrechcie. „Światło oczywiście przechodzi, ale załamuje się. Fale świetlne zmieniają się i rozpraszają, więc gołym okiem nie możemy dokładnie zobaczyć obiektu po drugiej stronie okna ”. Podobna sytuacja ma miejsce, gdy konieczne jest zbadanie małych obiektów w tkance biologicznej: nieuporządkowane środowisko zakłóca wiązkę światła. Następnie prosta, regularna, prosta wiązka lasera zamienia się w złożoną strukturę falową, która odchyla się we wszystkich kierunkach.
Ale jeśli wiesz dokładnie, co robi zakłócające środowiskowiązkę światła, sytuację można zmienić, tworząc złożony wzór fal zamiast prostej bezpośredniej wiązki laserowej, która jest przekształcana w dokładnie pożądany kształt. z powodu zamieszek i wstrząsów dokładnie tam, gdzie chcesz uzyskać najlepszy wynik. „Aby to osiągnąć, nie trzeba nawet dokładnie wiedzieć, na czym polegają te naruszenia” - wyjaśnia Dorian Boucher, pierwszy autor badania. „Wystarczy najpierw wysłać serię fal testowych przez system, aby zbadać, jak zmieniają się one przez system”.
Metoda została potwierdzona eksperymentalnie wUniwersytet w Utrechcie: wiązki laserowe były kierowane przez nieuporządkowane medium w postaci mętnej płyty. Następnie naukowcy obliczyli optymalne fale do analizy obiektu na zewnątrz płytki - dokonano tego z nanometrową precyzją.
Naukowcom udało się wykazać, że metoda to nie tylkodziała, ale jest też optymalna w sensie fizycznym: „Dokładność naszej metody ogranicza jedynie tzw. szum kwantowy” - wyjaśnia Allard Mosk. „Ten szum wynika z faktu, że światło składa się z fotonów - nic nie można na to poradzić”.
Zobacz także:
Księżyc Saturna, Tytan, jest niezwykle podobny do Ziemi. Jakie plany ma co do tego ludzkość?
Na Pacyfiku wieloryby szare zaczynają umierać z głodu i umierać
Jedna trzecia osób, które wyzdrowiały po COVID-19, wraca do szpitala. Co ósma - umiera