Znajdź zawartość

Naukowcom z australijskiego Swinburne University oraz Uniwersytetu Nauki i Technologii z Szanghaju udało się odwrócić optyczny efekt Dopplera. W przyszłości odkrycie takie może posłużyć przy produkcji "czapki-niewidki". Efekt Dopplera to zmiana częstotliwości fali w sytuacji, gdy jej źródło i odbiorca poruszają się względem siebie. Obserwujemy go na codzień, gdy np. mija nas pociąg. Gdy zbliża się, wydawany przezeń dźwięk staje się wyższy, gdyż zwiększa się częstotliwość fali. Gdy się oddala, dźwięk staje się coraz niższy. Podobnie sytuacja ma się ze światłem. Gdy jego źródło i obserwator przybliżają się do siebie, częstotliwość fali rośnie i przesuwa się od czerwieni ku spektrum niebieskiemu. Gdy się oddalają - częstotliwość maleje i przesuwa się od niebieskiego ku czerwieni. W najnowszym numerze Nature Photonics Baohua Jia, Xiangping Li i Min Gu z Australii oraz ich koledzy z Szanghaju opisują odwrotny efekt, który naturalnie nie występuje. Uczonym udało się doprowadzić do sytuacji, gdy w miarę zbliżania się źródła światła i obserwatora częstotliwość fali maleje i przesuwa się ono od niebieskiego ku czerwieni, a gdy obserwator i źródło światła oddalają się - fala przesuwa się od czerwieni ku niebieskiemu. Jako pierwsi na świecie odwróciliśmy efekt Doplera dla fali świetlnej - mówi profesor Min Gu. Podczas eksperymentów uczeni wykorzystali stworzony przez siebie sztuczny kryształ fotoniczny, zbudowany z krzemu. Oświetlili go następnie laserem i wykazali, że zbliżając oraz oddalając detektor uzyskali odwrotność efektu Dopplera. W naszym superpryzmacie rozproszenie światła jest dwukrotnie większe niż w standardowym pryzmacie Newtona. To oznacza, że indeks refrakcyjny naszego pryzmatu - cecha, która określa jak szybko światło przezeń wędruje - zmienia się na ujemny - stwierdza Gu. W naturze wszystkie materiały mają indeks refrakcji większy od jeden, a zatem można za ich pomocą uzyskać standardowy efekt Dopplera. Profesor Gu dodaje, że prace jego i jego kolegów pokazują, iż od skonstruowania "czapki-niewidki" dzieli nas mniej czasu niż przypuszczano. Badania singapursko-australijskiego zespołu być może przydadzą się tam, gdzie obecnie wykorzystuje się standardowy efekt Dopplera - w astronomii, technice radarowej czy obrazowaniu medycznym.

Jednym z najważniejszych i najtrudniejszych zadań, z jakimi musi się zmierzyć ekipa ratowników docierających na miejsce katastrofy, jest szybkie odnalezienie poszkodowanych wymagających natychmiastowej pomocy. Problem ten może już niedługo pozostać przykrym wspomnieniem dzięki wynalazkowi rozwijanemu przez badaczy z firmy Boeing oraz Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Problem z odszukaniem najbardziej poszkodowanych wynika z faktu, iż wielu rannych nie jest w stanie wezwać pomocy, a nawet jeżeli osoby te zdają się być w dość dobrym stanie, nie daje to gwarancji, że nie doszło u nich do poważnych uszkodzeń wewnętrznych. Rozwiązaniem tego problemu może być aparat do szybkiej oceny czynności układu krążenia. Prototyp opracowany przez amerykańskich ekspertów działa w oparciu o laserową wibrometrię dopplerowską. Technika ta, stosowana obecnie m.in. w wykrywaczach min oraz niektórych przyrządach lotniczych, polega na ocenie szybkości ciał na podstawie pomiaru ich wibracji. W przypadku układu krążenia źródłem drgań jest, oczywiście, bijące serce, wprawiające krew w ruch o niejednostajnym, pulsującym rytmie. Najlepszą jakość sygnału udaje się uzyskać podczas obserwacji szyi, gdyż przebiegają tam duże, dobrze "widoczne" tętnice szyjne. Odczyty o zadowalającej jakości udaje się jednak uzyskać także podczas obserwacji głowy, podbrzusza, a nawet stóp. Wibrometr radzi sobie także w warunkach dalekich od idealnych, np. wtedy, gdy poszkodowany jest ubrany w wiele warstw ubrań. Pierwszy egzemplarz urządzenia jest w stanie ocenić stan pacjenta w czasie 30 sekund, zaś jego zasięg wynosi około 4 metrów. Niestety, aparat jest dość duży i mierzy ok. 38x21x15 cm, w związku z czym konieczna będzie jego miniaturyzacja. Mimo to, wynalazcy nie tracą optymizmu. Ich zdaniem, komercjalizacja przyrządu powinna nastąpić już w przyszłym roku.