13 января 2009, 09:06

Физики разрешили столетний спор о свойствах света

Китайские исследователи поставили точку в столетнем споре физиков об импульсе света, сообщает портал Physics World.
Эксперимент, который позволил определить, в каком направлении он давит на поверхность, через которую проходит, детально описан в статье в журнале Physical Review Letters. Ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Впервые теорию о "поведении" света в прозрачной среде выдвинул немецкий математик Герман Минковский в 1908 году. Он предположил, что импульс света пропорционален показателю преломления материала среды. На практике это означает, что проходящий свет оказывает давление на материал в направлении своего движения. Годом позже физик-теоретик Макс Абрагам, тоже родом из Германии, сделал обратное предположение (то есть, свет давит на материал в противоположном направлении).

Долгое время физики-экспериментаторы не могли провести эксперимент, который бы подтвердил правильность одной из точек зрения. В 1970-х годах был поставлен опыт, который доказывал правоту одного из "спорщиков". Однако позже выяснилось, что наблюдаемое "распухание" воды (которое доказывало верность предположения Минковского), через которую пропускали луч, оказалось результатом стороннего оптического процесса.

Китайские физики, ведущим из которых был Вэйлун Шэ (Weilong She), разработали схему эксперимента, позволяющего наконец ответить на старый вопрос. Вместо воды они использовали отрезок оптоволокна длиной около 1,5 миллиметров и шириной в 500 нанометров. Физики рассчитывали, что вес оптоволокна окажется достаточно мал для того, чтобы движение кончика отрезка, вызванного прохождением луча света, можно было заметить. После начала эксперимента камера фотографировала отрезок оптоволокна с частотой 10 снимков в минуту. Анализ фотографий показал, что свет "заставлял" кончик отрезка изгибаться в направлении, противоположном направлению распространения света. Таким образом ученые смогли подтвердить правильность теории Абрагама.

Работа исследователей из Китая уже получила высокую оценку их коллег. Физик-оптик из Университета Сент-Эндрюса в Великобритании Ульф Леонард (Ulf Leonhardt) считает, что проведенный эксперимент должен стать "одной из классических работ, посвященных импульсу света".