Natuurkundig gezien zou het onmogelijk zijn, maar dankzij een trucje konden onderzoekers een laserbundel toch een schaduw geven.

Wanneer het licht van een lichtbron (zoals de zon of een lamp) geheel of gedeeltelijk wordt tegengehouden door een object (zoals een mens of boom), werpt die laatste een schaduw. Licht is geen object en kan dus geen schaduw geven, toch? Nou ja, wel onder de juiste omstandigheden, zo ontdekten wetenschappers van onder meer de University of Ottawa. Ze beschreven hun experiment in het vaktijdschrift Optica.

Lees ook:

• Wetenschappers laten licht stilstaan in kristal
• Zijn er misschien toch deeltjes sneller dan het licht?
• Wetenschappers gooien en vangen atomen met licht

Robijnen kubus

Het onderzoek was onderdeel van een groter project naar de manier waarop een laserstraal een interactie kan aangaan met een andere laserstraal. Uit eerder onderzoek bleek al dat computermodellen aangaven dat het ontstaan van een schaduw dan mogelijk was. Maar dan wel als een van de laserbundels wordt gezien als een cilinder, wat natuurkundig gezien niet helemaal correct is.

Toch besloten Raphael Abrahao en collega’s hun wilde idee over een laser die een schaduw werpt in de praktijk uit te proberen. Ze richtten een sterke groene laserstraal op een robijnen kubus. Vervolgens schenen ze met een blauwe laser loodrecht op het groene licht in de kubus.

Toch een object

De onderzoekers waren verheugd toen er inderdaad een zwarte lijn verscheen op een scherm achter de kubus. Deze lijn bleek volgens hen te voldoen aan alle criteria van een echte schaduw. Zo was hij zichtbaar voor het blote oog, volgde hij de omtrek van het scherm waarop hij viel én kwam hij overeen met zowel de positie als de vorm van de laserstraal die de schaduw veroorzaakte.

Maar hoe kan die groene laserbundel dan een schaduw werpen? Dat komt doordat deze laser ervoor zorgt dat de robijn plaatselijk meer van het blauwe licht absorbeert. Het gebied van de kubus waar de groene laser doorheen komt, laat dus minder van de blauwe laserbundel door. De groene laserstraal dient dus als een soort object, omdat het de andere lichtstraal blokkeert en dus een schaduw creëert.

Optische computers

Abrahao en zijn team hebben ook gemeten in hoeverre de scherpte van de schaduw afhing van de kracht van de groene laserstraal. Dit zogenoemde schaduwcontrast bleek maximaal 25 procent te zijn, wat vergelijkbaar is met de schaduw die een boom werpt op een zonnige dag.

Dat licht dankzij een trucje dus ook een schaduw kan werpen is niet alleen maar leuk om te weten, maar het fenomeen kent ook toepassingen. Zo speculeren de onderzoekers over manieren waarop de ene lichtstraal een andere kan veranderen of sturen (optical switching). En dat zou dan weer handig kunnen zijn in bijvoorbeeld optische computers.

Bronnen: Optica, Optica persbericht

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!