Исследователи из Принстонского и Стэнфордского университетов открыли новые правила, которые регулируют поглощение и излучение света различными объектами. Их статья опубликована в журнале Physical Review Letters.
«Эффекты воздействия света на очень маленькие и довольно большие объекты существенно различаются, — отмечает первый автор исследования, сотрудник Принстонского университета Шон Молески. — Это различие можно наблюдать при переходе от молекулы к песчинке. Вы не можете одновременно описать поведение излучения при взаимодействии с ними обеими».
Эта проблема проистекает из корпускулярно-волновой природы света. Для обычных объектов движение излучения можно описать прямыми линиями или лучами — это корпускулярные свойства. Но для наночастиц или молекул с атомами волновые свойства света берут верх, и правила обычной оптики перестают работать на этом масштабе. И это различие очень важно. Например, наблюдения в микронном масштабе некоторых материалов показали, что инфракрасный свет может излучать в миллионы раз больше энергии на единицу площади, чем предсказывает лучевая оптика.
В новом исследовании ученые выводят новые уравнения, которые описывают количество поглощенного или испущенного инфракрасного света в зависимости от масштаба объекта. Эта работа расширяет концепцию абсолютно черного тела — идеального объекта, который поглощает и излучает свет с максимальной эффективностью.
«Мы и другие ученые провели много исследований, чтобы попытаться понять, насколько близко возможно подойти к созданию абсолютно черного тела, — говорит главный автор исследования, адъюнкт-профессор Принстонского университета Алехандро Родригес. — Как мы можем сделать идеальный поглотитель? Идеальный излучатель? Это очень старая проблема, которую многие физики — в том числе Планк, Эйнштейн и Больцман — решали ранее и заложили основы для развития квантовой механики».