Phát hiện sóng ánh sáng kỳ lạ chưa từng được biết đến

TTO – Một loại sóng ánh sáng chưa từng được biết đến trước đây vừa được các nhà khoa học phát hiện, dựa trên công trình nghiên cứu tiên phong của một nhà khoa học người Scotland thế kỷ 19.

Hiện tượng sóng ánh sáng mới Dyakonov-Voigt mang đến các ứng dụng hữu ích, chẳng hạn như cải thiện cảm biến sinh học được sử dụng để sàng lọc mẫu máu hoặc phát triển các mạch sợi quang truyền dữ liệu hiệu quả hơn – Ảnh: Petr Kratochvil

Lý thuyết về sóng ánh sáng từng được nhiều nhà khoa học đưa ra cách đây hàng trăm năm. Trong đó phải kể đến “Lý thuyết hạt ánh sáng” của Isaac Newton (thế kỷ 17), cho rằng dòng ánh sáng là dòng di chuyển của các hạt vật chất; “Lý thuyết sóng ánh sáng” của Christiaan Huygens (thế kỷ 17) cho rằng dòng ánh sáng là sự lan truyền của sóng.

Trong khi đó “Lý thuyết sóng ánh sáng ngang” của Thomas Young (năm 1817) cho rằng sóng ánh sáng là sóng ngang, chứ không phải sóng dọc có dao động vuông góc với hướng truyền, chứ không theo hướng truyền.

Sau đó, vào năm 1865, lý thuyết điện từ của James Clerk Maxwell khẳng định lại lần nữa tính chất sóng của ánh sáng rằng ánh sáng chỉ là một trường hợp riêng của sóng điện từ. Các thí nghiệm sau này về sóng điện từ đều phần nào dựa trên lý thuyết này và khẳng định tính chính xác của nó.

Dựa trên công trình nghiên cứu của James Clerk Maxwell, các nhà khoa học và kỹ sư từ Đại học Edinburgh (Scotland) và Đại học bang Pennsylvania (Mỹ) mới đây đã khám phá ra một sóng ánh sáng mới (đặt tên là Dyakonov-Voigt) bằng cách phân tích cách ánh sáng truyền đi dưới dạng sóng khi tương tác với một số tinh thể tự nhiên hoặc nhân tạo.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sóng Dyakonov-Voigt được tạo ra tại một khu vực cụ thể, nơi các tinh thể tiếp xúc với một vật liệu khác, như dầu hoặc nước. Những sóng này chỉ có thể được tạo ra bằng cách sử dụng một số loại tinh thể nhất định có tính chất quang học phụ thuộc vào hướng mà ánh sáng đi qua chúng.

Các thuộc tính độc đáo của sóng Dyakonov-Voigt được xác định bằng các mô hình toán học kết hợp các phương trình được James Clerk Maxwell xây dựng. Nhóm nghiên cứu tìm thấy sóng Dyakonov-Voigt giảm dần khi chúng rời khỏi khu vực tiếp xúc. Quá trình này được gọi là phân rã ánh sáng và chỉ đi theo một hướng duy nhất. Các “sóng bề mặt” khác phân rã nhanh hơn và di chuyển theo nhiều hướng.

Tiến sĩ Tom Mackay (khoa Toán học của Đại học Edinburgh), cho biết sóng Dyakonov-Voigt thể hiện một bước tiến trong sự hiểu biết của chúng ta về cách ánh sáng tương tác với các vật liệu phức tạp và tạo cơ hội cho một loạt công nghệ những tiến bộ trong tương lai.

TTO