FoodPro Preloader

Optisk vinge genererer løft fra lys


Av Jon Cartwright Fysikere i USA har demonstrert den optiske analogen av en aerofoil - en "lightfoil" som genererer løft når den passerer gjennom laserlys. Demonstrasjonen, som kommer mer enn et århundre etter utviklingen av de første flyene, tyder på at lightfoils en dag kunne brukes til å manøvrere gjenstander i vakuum i det ytre rom ved hjelp av bare solens stråler. "

Av Jon Cartwright

Fysikere i USA har demonstrert den optiske analogen av en aerofoil - en "lightfoil" som genererer løft når den passerer gjennom laserlys.

Demonstrasjonen, som kommer mer enn et århundre etter utviklingen av de første flyene, tyder på at lightfoils en dag kunne brukes til å manøvrere gjenstander i vakuum i det ytre rom ved hjelp av bare solens stråler. "Det er nesten som de første stadiene av hva brorene Wright gjorde, " sier forfatterforfatter Grover Swartzlander, fysiker ved Rochester Institute of Technology, New York, der han studerte den 5. desember i Nature Photonics . (er en del av Nature Publishing Group.)

Prinsippet med en lommeblad ligner en luftflate: Begge krever at trykket blir større på den ene siden enn det andre, som genererer en kraft eller løft i den retningen. Med aerofoil oppstår trykkforskjellen fordi luften må passere raskere over den lengre, buede siden for å komme tilbake til luften som passerer under.

Med lightfoil kommer trykket fra lys i stedet for luft. Slike "strålingstrykk" ble teoretisert av fysikere James Clerk Maxwell og Adolfo Bartoli på slutten av 1800-tallet, og eksisterer fordi fotoner gir momentum til et objekt når de reflekterer eller passerer gjennom det. Det er grunnen til at kattehaler alltid peker bort fra solen - solens stråler presser dem på den måten.

Lett trykk

Grover og hans kolleger forutslo at strålingstrykk kunne generere løft i en lightfoil som hadde utført dataanalyser for å lære hvordan lysstråler brytes og reflekterer når de kommer inn i forskjellige formede gjenstander. Suksessen kom i form av en halvcylindrisk stang, noe som viste at analysene viste at en stor del av innfallende lysstråler skulle gå i vinkelrett retning. Siden de forlater, vil oppleve det største stråledrykket og derfor løfte.

For å teste denne forutsigelsen, dro Grover og hans gruppe plast semi-sylindriske stenger, bare noen få mikrometer i lengde, i vann. Når de skinnet en laserstråle på stengene nedenfra, flyttet stengene oppover - takket være laserens direkte leviteringskraft, men de flyttet også til siden. Det var denne sistnevnte, vinkelrett bevegelse som forskerne hevder, beviser eksistensen av optisk løft.

En applikasjon av lightfoil ville være å kontrollere retningen av romfartøyer som stole på strålingstrykk for trykk, slik som eksperimentell solsseilskip LightSail-1, som Planetary Society, en offentlig romorganisasjon basert i Pasadena, California, planlegger å starte senere i år. Lightfoil-konseptet kan også brukes til å drive mikromaskiner, eller transportpartikler i væsker.

For disse siste applikasjonene, mener Matt Eichenfield, en fysiker som spesialiserer seg på optisk og mekanisk system for nanoskala på California Institute of Technology i Pasadena, at det ville være mer nyttig om heisen kunne realiseres for ethvert gjennomsiktig objekt. Dette kan være mulig, sier han, hvis problemet ble vurdert bakover, slik at det er formen til laserstrålen, i stedet for objektet, som er skreddersydd.

Eichenfield tilføyer imidlertid: "Det er en interessant effekt. Og det er nøkkelen, da dette feltet av nanomekanikk kombinert med optikk blir viktigere, at vi går tilbake til de enkleste fenomenene, som de har gjort her."

Siste nytt