Das Bild, das Sie oben sehen, ähnelt stark einem Satellitenbild eines großen Flussdeltas, in dem sich der Hauptkanal in kleinere Kanäle und Kanäle aufteilt, die sich wiederum in noch kleinere aufteilen. Ähnliches kann auftreten, wenn sich Wellen in einer bestimmten Umgebung ausbreiten. Dieses Phänomen wird als "Verzweigungsfluss" bezeichnet und wurde von Physikern bereits in Bezug auf Elektronenflüsse (elektrischer Strom), Schallwellen und Ozeanwellen beobachtet.
Jetzt ist es Wissenschaftlern gelungen, dieses Phänomen in Bezug auf sichtbares Licht zu erreichen, und es stellte sich als recht einfach heraus, dies zu tun, da hierfür lediglich ein Laser und ein Schaum erforderlich waren, der aus kleinen Seifenblasen bestand.
Ein Verzweigungsfluss erfordert eine Umgebung mit bestimmten Eigenschaften. Seine Struktur sollte zufällig sein, die Elemente, aus denen die Struktur des Mediums besteht, sollten größer sein als die Wellenlänge des Flusses. Und Änderungen in der Struktur der Umgebung sollten reibungslos und ohne abrupte Übergänge erfolgen. Wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, können kleine Änderungen und Schwankungen in der Struktur des Mediums den Fluss zerstreuen, wodurch er sich trennt und ständig „verzweigt“.
Das Verzweigungsströmungsverhalten ist typisch für Wellen mit einer ausreichend langen Länge, aber es war ziemlich schwierig, ein solches Phänomen in Bezug auf Lichtwellen zu erhalten, bis Forscher des Technion Institute of Technology und der University of Central Florida die Verwendung von Schaum aus Seifenblasen als Medium für die Ausbreitung von Licht fanden …
Die Membran jeder Blase besteht aus einer sehr dünnen Flüssigkeitsschicht, die zwischen zwei Schichten von Tensidmolekülen angeordnet ist. Die Dicke all dessen variiert von fünf Nanometern bis zu mehreren Nanometern, und solche Unterschiede in der Dicke erzeugen die bekannten bunten Bilder auf der Oberfläche von Seifenblasen. Dieselben Unterschiede in der Dicke können jedoch als eine Art Spiegel wirken, die bewirken, dass ein durch sie hindurchtretender Lichtstrom gebrochen, gespalten und verzweigt wird.
Indem die Wissenschaftler einen Laserlichtstrahl, der zuvor eine spezielle "flache" Form erhalten hatte, durch die Seifenlauge richteten, stellten sie fest, dass sich dieser Strahl entlang der Flugbahn eines verzweigten Stroms ausbreitete. Später, als sie ein ziemlich helles Laserlicht durch einen Strahl aus schwachem weißem Licht ersetzten, beobachteten die Wissenschaftler, wie dieser Strahl seine Farbe zu ändern begann und sich in kleinere Strahlen aufteilte. Bei gewöhnlichen Seifenblasen bewirkt der Luftstrom um die Membran ständige Änderungen ihrer Dicke, was dazu führt, dass sich die Farbbilder auf der Oberfläche ständig ändern und bewegen. Es gibt keine signifikanten Luftströme im Schaum und die Bilder mit geteiltem Licht können mehrere Minuten lang stabil bleiben.
Beachten Sie, dass diese Leistung einen sehr starken Einfluss auf das Gebiet der sogenannten Optofluidik haben kann, ein Gebiet der Wissenschaft, das sich der Wechselwirkung von Licht mit verschiedenen Flüssigkeiten widmet. Und wenn Sie Ihrer Fantasie freien Lauf lassen, können Sie sich einen bestimmten optischen Prozessor vorstellen, der Berechnungen durchführt und die Lichtströme mithilfe künstlich erzeugter Unterschiede in der Dicke der Membranen in dem Medium, durch das dieses Licht hindurchgeht, manipuliert.
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Abschließend sollte erwähnt werden, dass die Verzweigung des Lichtflusses in drei Dimensionen ein Phänomen ist, dessen Möglichkeit Wissenschaftler seit geraumer Zeit erraten haben, das in der Praxis jedoch bis vor kurzem noch nie beobachtet wurde.
