WIIKI.RU: Предложен новый метод использования эффекта Доплера

Физика - это область естествознания, наука. Она изучает самые общие и фундаментальные закономерности, которые определяют структуру и эволюцию материальн... читать далее »

Новости по Физике

02.08.2013 16:14

Предложен новый метод использования эффекта Доплера. Физика.

Благодаря росту длины волны света, исходящего от удаляющегося от нас источника, астрономы научились вычислять скорость убегания звезды и целых галактик от земного наблюдателя. Именно так и было открыто расширение Вселенной.

В 1997 году польские физики показали, что вращение объекта тоже может быть определено по эффекту Доплера. Вращающееся тело придаёт свету, исходящему от него, орбитальный угловой момент.

Свет, рассеиваемый вращающимся объектом, позволяет определить скорость вращения последнего. Скоро ли получится опробовать это на экзопланетах? (Иллюстрация Martin Lavery.)

Коротко напомним: закрученный свет — это такая разновидность световой волны, у которой волновой фронт не плоский, а спиралевидный, как у самореза. Его пучок не просто движется через пространство, но при этом ещё и крутится вокруг своей оси, как пуля, вылетевшая из нарезного оружия. Параметры такого светового луча — это не только энергия, импульс и поляризация, но ещё и вращение его волны, орбитальный угловой момент (не путаем с круговой поляризацией, касающейся плоской световой волны).

Как показали 16 лет назад поляки, свет от вращающегося объекта даст такой орбитальный угловой момент, который можно будет измерить и по нему определить скорость вращения исходного объекта. Само собой, если вы хотите узнать параметры вращения далёкой звезды, этот метод выручит вас.

А теперь физики Майлс Паджетт (Miles Padgett) и Мартин Лавери (Martin Lavery) из Университета Глазго (Шотландия, Великобритания) смогли продемонстрировать, что свет получает доплеров сдвиг по орбитальному угловому моменту, просто рассеиваясь вращающимся объектом.

Открытие было сделано при помощи облучения лазером быстро вращающегося пластикового ротора. Физики регистрировали рассеянный этим предметом свет посредством детектора, фильтровавшего принятое излучение в два сигнала: положительный (по часовой стрелке) и отрицательный (против) орбитальный угловой момент (ОУМ). При этом выяснилось, что ротор не изменил общего ОУМ рассеянного света, зато положительный ОУМ стал выше по частоте, а отрицательный — ниже. Используя эти изменения, исследователи успешно измерили скорость вращения пластикового ротора.

Важность открытия трудно переоценить. Большинство объектов материального мира не излучает свет, а лишь рассеивает его. Уже сейчас у такого метода есть обширное поле применения — к примеру, в ветряной энергетике, где измерение скорости вращения лопастей на расстоянии представляет насущный практический интерес. В принципе, с ростом чувствительности используемых телескопов такая техника позволит определять скорость вращения далёких экзопланет, что даст возможность вычислить длительность их суток, а также выяснить, подвержены ли они приливному захвату (всё время смотрят на свою звезду одной стороной).

Источник