Физики измерили скорость света в композитных материалах

Интерференционная картина, полученная при пропускании лазера сквозь композит. Изображение авторов исследования

Физики разработали технологию, которая позволяет измерять скорость света в композитных материалах. До сих пор определение этого параметра вызывало серьезные затруднения у ученых. Авторы описали новую технологию в статье в журнале Physical Review Letters. Основная суть метода изложена на портале Science News.

Композитными материалами называют материалы, состоящие из нескольких компонентов. Некоторые из них выполняют роль армирующих элементов, а остальные служат матрицей. Когда луч света проходит сквозь такой материал, он многократно отражается и преломляется.

Определить, как быстро свет распространяется в индивидуальных веществах, можно, зная их показатель преломления (ПП) . Это величина, характеризующая замедление светового луча при переходе из одной среды в другую. В композитных материалах вещества с разными ПП перемешаны, и определить среднее значение для всего материала очень сложно.

Авторы нового способа предложили прикладывать различные давления к материалу, для которого необходимо определить средний ПП. ПП у материала, находящегося под давлением, изменяется по сравнению с нормальными условиями. Ученые пропускали сквозь сдавленный материал лазерный луч и анализировали получающуюся интерференционную картину. В случае композитных материалов она представляет своеобразный набор пятен. При изменении оказываемого на материал давления менялась и интерференционная картина. Анализируя распределение пятен в зависимости от степени сдавливания материала, физики смогли вычислить изменения ПП. Эти данные позволили им определить скорость света в данном материале.

Экспериментальные данные показали очень хорошее согласование с теоретическими расчетами. Авторы подчеркивают, что разработанный ими метод имеет широкие перспективы практического применения. Многие человеческие ткани представляют собой композитные материалы, и знание скорости движения света в них может оказаться полезным для создания новых технологий их изучения, использующих, например, лазеры. Кроме того, метод позволит определять содержание в таблетках действующего компонента, так как ПП таблеток напрямую зависит от их состава.