Sim, a luz também pode gerar uma sombra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/11/2024

Esta é a sombra da luz, produzida por uma luz verde que incide sobre um feixe principal azul.
[Imagem: R. A. Abrahao et al. - 10.1364/OPTICA.534596]

A luz pode produzir uma sombra?

A luz pode produzir sombra? Pode parecer um enigma filosófico, mas pesquisadores descobriram que, sob certas condições, um raio laser pode funcionar como um objeto opaco e sim, projetar uma sombra de si mesmo.

Esta descoberta marca não apenas a primeira vez que tal efeito é observado, mas também desafia nossa compreensão de como a luz interage consigo mesma e a compreensão tradicional das sombras, e não sem efeitos práticos: A sombra da luz abre novas possibilidades para tecnologias que poderão usar um raio laser para controlar outro raio laser, por exemplo fazendo uma computação totalmente óptica.

Normalmente, os fótons - as partículas de luz - passam uns pelos outros sem interagir. No entanto, este experimento revelou um efeito no qual a sombra de um raio laser apresenta o mesmo comportamento de sombras projetadas por objetos sólidos.

"A luz laser projetando uma sombra era algo até agora considerado impossível, já que a luz geralmente passa por outra luz sem interagir. Nossa demonstração de um efeito óptico muito contraintuitivo nos convida a reconsiderar nossa noção de sombra," disse o brasileiro Raphael Abrahão, que fez esta pesquisa enquanto trabalhava na Universidade de Ottawa, no Canadá.

Segundo o pesquisador, historicamente entender as sombras tem sido crucial para entender o que a luz pode fazer e como podemos tirar proveito disso, e este experimento adiciona uma técnica inesperada à caixa de ferramentas de manipulação da luz. De uma perspectiva tecnológica, o efeito de sombra da luz mostra que a intensidade da luz pode ser controlada por meios puramente ópticos, o que abre inúmeras possibilidades.

Esquema do experimento.
[Imagem: R. A. Abrahao et al. - 10.1364/OPTICA.534596]

A sombra da luz

O experimento consiste em disparar um feixe de laser verde através de um cristal de rubi em formato de cubo, ao mesmo tempo iluminando o outro lado do cristal com luz azul. Esse arranjo cria uma sombra, visível a olho nu.

O efeito ocorre devido a um fenômeno chamado saturação reversa de absorção no cristal de rubi, que permite que o laser verde bloqueie a passagem da luz azul. Quando o laser verde entra no rubi, ele muda localmente a resposta do material ao comprimento de onda azul. O laser verde age como um objeto comum, enquanto o laser azul age como iluminação.

O resultado final é uma região escura que segue os contornos do feixe de laser, gerando a sombra sobre a superfície próxima. Ela atende a todos os critérios para ser chamada de sombra porque é visível a olho nu, segue os contornos da superfície sobre a qual a luz incide e segue a posição e o formato do feixe de laser, que funciona como um objeto sólido.

Ao medir a dependência do contraste da sombra na potência do feixe de laser, a equipe encontrou um contraste máximo de aproximadamente 22%, o que é semelhante ao contraste da sombra de uma árvore em um dia ensolarado.

A seguir, a equipe planeja investigar outros materiais e outros comprimentos de onda de laser que possam produzir efeitos semelhantes. "Esta nova descoberta pode ser útil em várias aplicações, como comutação óptica, dispositivos nos quais a luz controla a presença de outra luz ou tecnologias que exigem controle preciso da transmissão de luz, como lasers de alta potência," concluiu Abrahão.

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