Не существовавший ранее в природе тип отражающей поверхности создали британские физики. Для невооружённого глаза новое зеркало отражает видимый свет так же, как обычное. Но на деле — принципиально по-другому. О достижении рапортуют Александр Шванеке (Alexander Schwanecke) и его коллеги из Центра нанофотоники университета Саутгемптона (NanoPhotonics Portfolio Centre).
Прежде, чем описать новинку, нужно пояснить, что когда обычное зеркало отражает свет, оно не только направляет луч в соответствии с законом отражения (помните — угол отражения равен углу падения), но проделывает со светом ещё одну, незаметную для глаз вещь. Оно меняет фазу электрической составляющей электромагнитной волны на противоположную, оставляя фазу магнитной составляющей неизменной.
Так ведут себя естественные материалы при отражении лучей. А вот магнитное зеркало, созданное Шванеке, действует прямо противоположным образом — при отражении электромагнитной волны оно обращает магнитную составляющую колебаний, но не трогает электрическую. Так что в сравнении с зеркалом обычным, это можно было бы назвать антизеркалом.
Интересно, что созданное учёными зеркало работает с видимым диапазоном световых волн, так что теоретически в него можно посмотреться. Только оно очень мало — это квадратик со стороной 500 микрометров. Но даже если бы такое зеркало сделали макроскопического размера — на глаз никто разницу бы не увидел.
А вот в экспериментах с интерференцией, или в других «тонких» опытах, вроде обнаружения отдельных молекул по излучению — разница уже налицо. Авторы устройства говорят, что его экзотические свойства могут пригодиться во многих экспериментах со светом, в создании новых типов фотодатчиков или элементов систем связи. Тем более, что, по их словам, можно построить такое же зеркало и для инфракрасного диапазона.
Секрет же изобретения заключается в том, что фактически это зеркало — метаматериал, то есть хитроумная комбинация на микроуровне обычных веществ, дающая свойства, не присущие ни одному из них по отдельности.
Это зеркало состоит из двух слоёв подложки (сначала алюминий, сверху — диоксид кремния) и рабочего слоя, выполненного из алюминия, но не сплошного, а в виде упорядоченной структуры из волнистых нанопроводов, образующих рисунок «рыбья чешуя». Размер «чешуек» — меньше длины волны падающего света. На поверхности этого зеркала таких элементов поместился целый миллион. Эти-то «чешуйки» и отвечают за отражение электромагнитной волны столь неправильным образом.
Из свежих примеров метаматериалов мы можем вспомнить устройство невидимости.
Почитайте также про любопытное зеркало Алаайна.
