Filtruje pod kątem

Fale światła można definiować ze względu na ich długość, polaryzację i kierunek. Fizykom z MIT-u udało się stworzyć system filtrujący światło właśnie ze względu na kierunek. Dotychczas możliwa była filtracja jedynie ze względu na długość fali (kolor) i polaryzację.

System, który zbudowano na Massachusetts Institute of Technology przepuszcza fale światła o dowolnej długości, ale tylko wówczas, gdy nadchodzą z wybranego kierunku. Inne są odbijane. Takie urządzenie może doprowadzić do sporego postępu w wielu dziedzinach: od fotowoltaiki poprzez astronomię po systemy bezpieczeństwa.

System stworzony przez studenta Yichena Shena, profesora fizyki Marina Soljaćića i ich współpracowników składa się z wielu warstw dwóch różnych ultracienkich materiałów o precyzyjnie kontrolowanej grubości. Gdy mamy dwa materiały to, generalnie rzecz biorąc, na ich styku dochodzi do pewnych odbić. Istnieje jednak magiczny kąt, zwany kątem Brewstera. I gdy światło pada dokładnie pod tym kątem i ma właściwą polaryzację, nie dochodzi do żadnych odbić - wyjaśnia Soljaćić. Na granicy każdej z dwóch warstwa dochodzi do minimalnych odbić, co przy dużej liczbie warstw powoduje całkowite odbicie światła, z wyjątkiem tego, które pada pod konkretnym kątem.

Yichen Shen mówi, że dzięki wykorzystaniu około 80 warstw możliwe jest odbicie światła padającego z większości kątów w całym spektrum światła widzialnego. Wcześniej naukowcy potrafili wykonać podobne systemy, jednak działały one w wąskim zakresie długości fali światła.

Dzięki wynalazkowi Shena i Soljaćića możliwe będzie np. udoskonalenie ogniw fotowoltaicznych np. poprzez wykorzystanie materiału, który – ogrzewany przez słońce – będzie emitował światło o konkretnej długości fali, a ono będzie z kolei odbierane przez ogniwa fotowoltaiczne dostosowane do jak najlepszego wykorzystania fali o takim właśnie kolorze. Jednak żeby takie ogniwo było naprawdę wydajne, konieczne jest zmniejszenie strat energii wskutek ogrzewania się urządzenia i odbijania światła. Selektywne kontrolowanie kąta padania i odbijania może być tutaj bardzo przydatne. Z kolei astronomowie będą mogli udoskonalić swoje urządzenia tak, by lepiej widzieć słabo świecące obiekty, którym towarzyszy obiekt bardziej jasny. Przyda się to podczas wykrywania planet sąsiadujących z jasnymi gwiazdami. Dzięki precyzyjnemu dobraniu kąta, z którego światło jest przepuszczane można będzie lepiej uwidocznić planetę.

Z wynalazku mogą być też zadowoleni dbający o prywatność posiadacze telefonów komórkowych czy tabletów, gdyż to, co znajduje się na ich wyświetlaczach, może być widoczne np. tylko wówczas, gdy patrzy się na nie na wprost.

W eksperymentalnym systemie kąt, pod którym światło było przepuszczane wynosił około 10 stopni. Pod takim kątem przepuszczane było niemal 90% światła.

światło filtrowanie odbicie przepuszczanie