antony_w (antony_w) wrote,
antony_w
antony_w

Categories:

Ученым измерили расстояние с помощью лазера с точностью до квантового шума



Ученые создали метод измерения расстояний с помощью лазерных лучей, работающий даже в нерегулярной и сложно среде. Об этом пишет Nature Physics.

Лазерные лучи можно использовать для точного измерения положения или скорости объекта. Но для этого обычно требуется четкий и беспрепятственный обзор этого объекта. Это условие не всегда выполнимо. В биомедицине, например, исследуются структуры, которые находятся в нерегулярной и сложной среде. В таких условиях лазерный луч попросту отклоняется, рассеивается или преломляется.

Ученые из Утрехтского университета и TU Wien смогли получить измерения заданной точности даже в таких сложных условиях. Они специально модифицировали лазерный луч так, чтобы он доставлял желаемую информацию в неупорядоченной среде.

«Максимально возможная точность измерений — это центральный элемент всех естественных наук», — говорит Стефан Роттер из TU Wien. — «Например, в огромной установке LIGO, которая используется для обнаружения гравитационных волн, лазерные лучи посылают на зеркало, а изменения расстояния между лазером и зеркалом измеряются с чрезвычайной точностью».

Это работает так хорошо только потому, что лазерный луч проходит через сверхвысокий вакуум.

«Но давайте представим стеклянную панель, не идеально прозрачную, а грубую и неотшлифованную, как окно в ванной», — продолжает Аллард Моск из Утрехтского университета. «Свет, конечно, проходит, но преломляясь. Световые волны изменяются и рассеиваются, поэтому мы не можем точно увидеть объект по другую сторону окна невооруженным глазом». Аналогичная ситуация происходит тогда, когда необходимо исследовать крошечные объекты внутри биологической ткани: неупорядоченная среда мешает лучу света. Тогда простой регулярный прямой лазерный луч превращается в сложную волновую структуру, которая отклоняется во всех направлениях.

Но если точно знать, что мешающая среда делает со световым лучом, можно изменить ситуацию: создать сложный волновой узор вместо простого прямого лазерного луча, который преобразуется в точно желаемую форму. из-за беспорядков и ударов именно там, где необходимо добиться наилучшего результата. «Чтобы достичь этого, вам даже не нужно точно знать, что это за нарушения», — объясняет Дориан Буше, первый автор исследования. «Достаточно сначала отправить серию пробных волн через систему, чтобы изучить, как они меняются системой».

Метод был подтвержден экспериментально в Утрехтском университете: лазерные лучи направлялись через неупорядоченную среду в виде мутной пластины. Затем исследователи рассчитали оптимальные волны для анализа объекта за пределами пластины — это удалось сделать с точностью до нанометров.

Ученые смогли показать, что метод не только работает, но и является оптимальным в физическом смысле: «Точность нашего метода ограничена только так называемым квантовым шумом», — объясняет Аллард Моск. «Этот шум возникает из-за того, что свет состоит из фотонов — с этим ничего нельзя поделать».

Tags: лазер
Subscribe

Posts from This Journal “лазер” Tag

promo antony_w august 17, 2014 11:48 18
Buy for 10 tokens
Есть блог, в котором написано много постов про роботов: ссылка И там есть несколько статей о замене рабочих мест человека роботами: Уже к 2018 году роботы отберут у человека часть профессий Рабский труд без зарплаты Армия роботов: зачем она нужна обильной людьми Поднебесной и кому может…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment