211service.com
Optiskie Bernulli spēki varētu vadīt gaismā peldošus objektus, saka teorētiķi
Ja jūs nekad neesat dzirdējis par Bernulli spēkiem, jūs noteikti tos esat pieredzējis. Tie ir spēki, kas notur lidmašīnu augstumā, kas ievelk degvielu jūsu automašīnas karburatorā un liek griezties tenisa bumbiņām.
Tas ir nosaukts pēc 18. gadsimta Šveices zinātnieka Daniela Bernulli, kurš atklāja, ka šķidrumam, kas plūst lielā ātrumā, ir zemāks spiediens nekā tādam, kas plūst ar mazāku ātrumu. Kad spiediena starpība rodas viena un tā paša objekta, piemēram, spārna, pretējās pusēs, tas piedzīvo spēku, kas spiež spārnu no augsta spiediena apgabala uz zema spiediena reģionu.
Tas rada interesantu jautājumu. Vai objekti, kas atrodas netradicionālā šķidrumam līdzīgā plūsmā, piemēram, gaismas starā, var piedzīvot Bernulli spēkus? Šodien Ramis Movassagh no Bostonas Ziemeļaustrumu universitātes un Stīvens Džonsons Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā Kembridžā saka, ka viņi var un izpētīt apstākļus, kādos tas varētu notikt.
Šie puiši sāk savu analīzi, iztēlojoties rotējošu dielektrisku cilindru, piemēram, stikla stieni, kas peld fotonu plūsmā. Šajā analoģijā fotonu plūsma ir šķidrums, un stikla stienis ir līdzvērtīgs griežošai tenisa bumbiņai.
Tenisa spēlē rotējoša bumbiņa, kas pārvietojas pa gaisu, griežas, jo spiediens vienā tās pusē ir lielāks nekā otrā. Tas ir tāpēc, ka vienā griežamās lodītes pusē tās virsma virzās gaisa plūsmā, bet prom no tās otrā pusē. Tas rada spiediena atšķirību, kā to prognozē Bernulli.
Movasags un Džonsons jautā, vai līdzīga spiediena atšķirība var rasties griežamam objektam gaismas starā. Viņi secina, ka tā ir, bet tikai tad, ja objekts ir izgatavots no dielektriska materiāla, piemēram, stikla vai plastmasas.
Dielektrikā ārējais elektromagnētiskais lauks var iekļūt materiālā nelielā dziļumā. Kad materiāls griežas, šī mijiedarbība rada spēku. Movasags un Džonsons aprēķina, ka šis spēks ir tajā pašā virzienā kā Bernulli spēks, ja materiāla elektriskā jutība ir pozitīva, un pretējā virzienā, ja elektriskā jutība ir negatīva.
Interesants rezultāts ir tāds, ka spēks ir nulle, ja materiāls ir vadītājs. Tam ir jēga. Tā kā ideāls vadītājs neļauj iekļūt elektromagnētiskajos laukos, lauki nevar pamanīt, ka tas griežas vai tos velk kustīgā viela, saka Movasagh un Johnson.
Tomēr ir viens brīdinājums: šis jaunais Bernulli optiskais spēks ir niecīgs. Tomēr viņi norāda, ka vajadzētu būt iespējai to palielināt, izmantojot rezonanses efektus. To var izdarīt ar daudzslāņu sfērām, kas var notvert gaismu, vai izmantojot materiālus, kuros mijiedarbību ar gaismu uzlabo, piemēram, virsmas plazmoni.
Neviens nekad nav redzējis optisko Bernulli spēku, taču ar šāda veida palielinājumu, iespējams, to būs iespējams redzēt laboratorijā salīdzinoši tuvākajā nākotnē.
Vienīgais jautājums tad būs, kam varētu izmantot Bernulli optiskos spēkus. Atbildes, lūdzu, komentāru sadaļā zemāk.
Atsauce: arxiv.org/abs/1305.0317 : Optiskie Bernulli spēki