Het beeld dat je net hierboven ziet, lijkt veel op een satellietbeeld van de delta van een grote rivier, waar het hoofdkanaal zich begint op te splitsen in kleinere kanalen en kanalen, die op hun beurt weer opsplitsen in nog kleinere. Iets soortgelijks kan gebeuren wanneer golven zich voortplanten in een bepaalde omgeving, dit fenomeen wordt "branching flow" genoemd en het is al door fysici waargenomen in relatie tot elektronenstromen (elektrische stroom), geluidsgolven en oceaangolven.
Nu zijn wetenschappers erin geslaagd om dit fenomeen te bereiken in relatie tot zichtbaar licht, en het bleek vrij eenvoudig om dit te doen, want hiervoor was alleen een laser en een schuim bestaande uit kleine zeepbellen nodig.
Een vertakkende stroom vereist een omgeving met bepaalde eigenschappen. De structuur moet willekeurig zijn, de elementen waaruit de structuur van het medium bestaat, moeten groter zijn dan de golflengte van de stroom. En veranderingen in de structuur van de omgeving moeten vrij soepel verlopen, zonder abrupte overgangen. Als aan al deze voorwaarden is voldaan, kunnen kleine veranderingen en fluctuaties in de structuur van het medium de stroom verdrijven, waardoor deze zich gaat scheiden en voortdurend "vertakt".
Het vertakkende stromingsgedrag is typerend voor golven met een voldoende lange lengte, maar het verkrijgen van een dergelijk fenomeen met betrekking tot lichtgolven was vrij moeilijk totdat onderzoekers van het Technion Institute of Technology en de University of Central Florida het gebruik van schuim uit zeepbellen bedachten als medium voor lichtvoortplanting. …
Het membraan van elke bel bestaat uit een zeer dunne laag vloeistof die is ingeklemd tussen twee lagen oppervlakteactieve moleculen. De dikte van dit alles varieert van vijf nanometer tot enkele nanometers en dergelijke dikteverschillen leveren de bekende kleurrijke afbeeldingen op het oppervlak van zeepbellen op. Maar dezelfde verschillen in dikte kunnen fungeren als een soort spiegels die ervoor zorgen dat een stroom licht die er doorheen gaat, breekt, splitst en vertakt.
Door een straal laserlicht, die voorheen een speciale "platte" vorm had gekregen, door het zeepsop te sturen, zagen de wetenschappers dat deze straal zich begon te verspreiden langs de baan van een vertakkende stroom. Later, ter vervanging van een vrij helder laserlicht door een straal van zwak wit licht, keken wetenschappers toe hoe deze straal van kleur begon te veranderen en zich in kleinere stralen splitste. Bij gewone zeepbellen veroorzaakt de luchtstroom rond het membraan constante veranderingen in de dikte, wat ertoe leidt dat de kleurenbeelden op het oppervlak constant van vorm veranderen en bewegen. Er zijn geen noemenswaardige luchtstromen in het schuim en de gespleten lichtbeelden kunnen enkele minuten stabiel blijven.
Merk op dat deze prestatie een zeer sterke impact kan hebben op het gebied van de zogenaamde opto-fluïdica, een wetenschapsgebied gewijd aan de interactie van licht met verschillende vloeistoffen. En als je je fantasie de vrije loop laat, dan kun je je een bepaalde optische processor voorstellen die berekeningen uitvoert en de lichtstromen manipuleert met behulp van kunstmatig gecreëerde verschillen in de dikte van de membranen in het medium waardoor dit licht passeert.
Promotie video:
En tot slot moet worden vermeld dat de vertakking van de lichtstroom in drie dimensies een fenomeen is, waarvan wetenschappers de mogelijkheid al geruime tijd hebben geraden, maar dat tot voor kort nooit in de praktijk is waargenomen.
