Aivan yllä näkyvä kuva näyttää paljon kuin satelliittikuva suuresta joen suistosta, jossa pääkanava alkaa jakaa pienempiin kanaviin ja kanaviin, jotka puolestaan jakautuvat vielä pienemmiksi. Jotain vastaavaa voi tapahtua, kun aallot leviävät tietyssä ympäristössä, tätä ilmiötä kutsutaan "haarautuviksi virtauksiksi", ja fyysikot ovat jo havainneet sen suhteessa elektronivirtoihin (sähkövirta), ääni- ja valta-aaltoihin.
Nyt tutkijat ovat onnistuneet saavuttamaan tämän ilmiön suhteessa näkyvään valoon, ja sen osoittaminen oli melko yksinkertaista tehdä, koska kaikki siihen vaadittiin laserilla ja vaahdolla, joka koostui pienistä saippuakupoista.
Haaroittava virtaus vaatii ympäristön, jolla on tietyt ominaisuudet. Sen rakenteen tulisi olla satunnainen, väliaineen rakenteen muodostavien elementtien tulisi olla suurempia kuin virtauksen aallonpituus. Ja muutokset ympäristön rakenteessa tulisi tapahtua melko sujuvasti, ilman äkillisiä muutoksia. Jos kaikki nämä ehdot täyttyvät, pienet muutokset ja vaihtelut väliaineen rakenteessa voivat hävittää virtauksen, aiheuttaen sen erottumisen ja jatkuvan "haarautumisen".
Haaroittumisvirtakäyttäytyminen on tyypillistä riittävän pitkillä aaltoilla, mutta tällaisen ilmiön saaminen suhteessa valoaaltoihin oli melko vaikeaa, kunnes Tekniikan teknillisen instituutin ja Keski-Floridan yliopiston tutkijat keksivät saippuakuplien vaahdon käytön väliaineena valon leviämiselle. …
Kunkin kuplan kalvo koostuu erittäin ohuesta nestekerroksesta, joka on kerrostettu pinta-aktiivisten molekyylien kahden kerroksen väliin. Kaiken tämän paksuus vaihtelee viidestä nanometristä useisiin nanometreihin ja tällaiset paksuuserot tuottavat hyvin tunnettuja värikkäitä kuvia saippuakuplien pinnalla. Mutta nämä samat paksuuserot voivat toimia eräänlaisena peilinä, jotka saavat niiden läpi kulkevan valon virtaan taittumaan, jakautumaan ja harkitsemaan.
Suuntaamalla lasersäteen säde, jolle oli aikaisemmin annettu erityinen "litteä" muoto, saippuahartsien läpi, tutkijat näkivät, että tämä säde alkoi leviää haarautuvan virtauksen rataa pitkin. Myöhemmin korvaamalla melko kirkkaan laservalon heikon valkoisen valonsäteellä, tutkijat katselivat, kuinka tämä säde alkoi vaihtaa väriä jakautuen pienempiin säteisiin. Tavallisissa saippuakuplaissa ilmavirta membraanin ympärillä aiheuttaa jatkuvia muutoksia sen paksuudessa, mikä johtaa siihen, että pinnan värikuvat muuttuvat jatkuvasti muotoon ja liikkuvat. Vaahdossa ei ole merkittäviä ilmavirtoja, jaetun valon kuvat voivat pysyä vakaina useita minuutteja.
Huomaa, että tällä saavutuksella voi olla erittäin voimakas vaikutus ns. Optofluidiikan alaan, tieteenalaan, joka on omistettu valon vuorovaikutukselle eri nesteiden kanssa. Ja jos annat mielikuvituksellesi vapaan hillin, voit kuvitella jonkinlaisen optisen prosessorin, joka suorittaa laskelmia ja manipuloi valon virtauksia keinotekoisesti luotujen erojen avulla kalvojen paksuudessa väliaineessa, jonka läpi tämä valo kulkee.
Mainosvideo:
Ja lopuksi, on syytä mainita, että valonvuon haaroittuminen kolmiulotteisesti on ilmiö, jonka tutkijat ovat arvaaneet jo pitkään, mutta jota ei ole koskaan havaittu käytännössä vasta viime aikoihin asti.
