บาคาร่า แสงเลเซอร์อาจมีเศษส่วนที่สวยงามและซับซ้อน

แม้จะมีความเรียบง่าย แต่เลเซอร์บางชนิดก็สามารถสร้างรูปแบบ บาคาร่า ที่ซับซ้อนได้เศษส่วนมักปรากฏในธรรมชาติ ตั้งแต่เปลือกหอยรูปเกลียวไปจนถึงหัวกะหล่ำดอก ตอนนี้ นักฟิสิกส์ได้ค้นพบรูปแบบที่ซับซ้อนและเกิดซ้ำได้เองในจุดที่ไม่เป็นธรรมชาติอย่างยิ่ง นั่นคือ แสงเลเซอร์

มองดูส่วนเล็กๆ ของแฟร็กทัลอย่างใกล้ชิด และดูเหมือนทั้งหมด 

ประมาณ 20 ปีที่แล้ว นักวิจัยคาดการณ์ว่ารูปแบบประเภทนี้สามารถปรากฏในแสงจากเลเซอร์บางชนิดได้ แต่ไม่มีใครเคยเห็นรูปแบบเหล่านี้มาก่อน นักวิทยาศาสตร์รายงานในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 25 มกราคมในPhysical Review A

ด้านในของเลเซอร์ทั่วไปประกอบด้วยโพรงที่มีกระจกทั้งสองด้าน ซึ่งแสงจะสะท้อนไปมา ผ่านคริสตัลที่ขยายแสง ไม่ชัดเจนนักว่าสิ่งที่เรียบง่ายสามารถทำให้บางสิ่งซับซ้อนเหมือนเศษส่วนได้อย่างไร นักฟิสิกส์ Johannes Courtial จากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ในสกอตแลนด์ ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าวว่า “ในเลเซอร์ เป็นเรื่องน่าประหลาดใจมาก” ในการหาเศษส่วน

ในเลเซอร์ที่นักวิจัยศึกษา รูปแบบของจุดสว่างและจุดมืดถูกตราตรึงด้วยรูรับแสง ซึ่งเป็นรูของรูปทรงเฉพาะภายในโพรงกระจกที่แสงส่องผ่านในขณะที่มันสะท้อนไปมา รูปแบบรอยหยักนั้นขยายใหญ่ขึ้นทุกครั้งที่เด้ง ทำให้เกิดรูปร่างเดียวกันบนเครื่องชั่งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นเศษส่วน

นักวิทยาศาสตร์ได้เปิดเผยรูปแบบแฟร็กทัลโดยการดึงแสงบางส่วนออกจากโพรง และวัดความสว่างของแสงในรูปแบบ 2 มิติ ลักษณะของเศษส่วนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของรูรับแสงที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ ซึ่งรวมถึงรูปทรงหกเหลี่ยมและเกล็ดหิมะ

การคำนวณตามทฤษฎีบอกเป็นนัยว่า นอกจากรูปแบบ 2 มิติเหล่านี้แล้ว แสงเลเซอร์ควรแสดงเศษส่วนสามมิติด้วย การค้นหารูปแบบเหล่านั้นจะเป็นความท้าทายครั้งต่อไปของนักวิทยาศาสตร์

เลเซอร์สามารถส่งข้อความถึงหูของผู้ฟังได้โดยตรง

เทคนิคใหม่นี้เป็นเทคนิคแรกที่ปลอดภัยต่อมนุษย์เลเซอร์สามารถส่งเสียงตรงไปยังหูของผู้ฟังได้เหมือนกับการกระซิบความลับจากระยะไกล

การใช้เลเซอร์ที่ปรับให้โต้ตอบกับไอน้ำในอากาศ นักวิทยาศาสตร์สร้างเสียงในจุดที่ดังพอที่จะได้ยินของมนุษย์ถ้าเล็งไปที่หูของผู้ฟัง นี่เป็นครั้งแรกที่เทคนิคดังกล่าวสามารถใช้ได้อย่างปลอดภัยกับมนุษย์นักวิทยาศาสตร์จาก MIT Lincoln Laboratory ในเมืองเล็กซิงตัน รัฐแมสซาชูเซตส์ รายงานในเอกสารOptics Letters เมื่อวัน ที่ 1 กุมภาพันธ์ ที่ความยาวคลื่นและความเข้มที่ใช้ เลเซอร์จะไม่ทำให้เกิดแผลไหม้หากเข้าตาหรือผิวหนัง

นักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบการตั้งค่าด้วยตนเองในห้องปฏิบัติการ โดยวางหูไว้ใกล้ลำแสงเพื่อรับเสียง “คุณขยับหัวไปรอบๆ และมีโซนขนาดสองสามนิ้วที่คุณไป ‘โอ้ นั่นมัน!’… มันเจ๋งมาก” Charles Wynn นักฟิสิกส์กล่าว นักวิจัยยังใช้ไมโครโฟนในการจับและวิเคราะห์เสียง

งานนี้อาศัยปรากฏการณ์ที่เรียกว่า photoacoustic effect ซึ่งพัลส์ของแสงจะถูกแปลงเป็นเสียงเมื่อดูดซับโดยวัสดุ ในกรณีนี้คือไอน้ำ

จากผลกระทบนี้ นักวิจัยได้ใช้สองเทคนิคที่แตกต่างกันเพื่อสร้างเสียง เทคนิคแรกซึ่งเกี่ยวข้องกับการเพิ่มความเข้มของแสงเลเซอร์ขึ้นและลงอย่างรวดเร็ว สามารถส่งเสียงและเพลงได้ “คุณสามารถฟังเพลงได้ดีมาก คุณสามารถเข้าใจสิ่งที่ผู้คนพูด” นักฟิสิกส์ Ryan Sullenberger ผู้ร่วมเขียนการศึกษาร่วมกับ Wynn และนักฟิสิกส์ Sumanth Kaushik กล่าว

อย่างไรก็ตาม เสียงดังกล่าวสามารถได้ยินได้ทุกที่ตามลำแสง แทนที่จะกำหนดเป้าหมายไปที่บุคคลเพียงคนเดียว ดังนั้นนักวิจัยจึงคิดค้นวิธีที่สองที่สามารถกำหนดเสียงให้อยู่ในจุดเดียวได้ โดยใช้กระจกที่หมุนได้ นักวิจัยกวาดลำแสงเลเซอร์เป็นแนวโค้ง เหมือนกับการแกว่งลำแสงไฟฉายด้วยการสะบัดข้อมือ ยิ่งลำแสงไปไกลเท่าไหร่ จุดแสงก็จะยิ่งแกว่งเร็วขึ้นเท่านั้น เสียงรบกวนเกิดขึ้นเฉพาะในระยะทางตามแนวลำแสงที่แสงลอดผ่านด้วยความเร็วเสียงเท่านั้น

เทคนิคนี้ยังไม่สามารถส่งข้อความที่ซับซ้อนได้: ฟังดูเหมือนแมลงที่ส่งเสียงหึ่งๆ สำหรับการทำงานในอนาคต นักวิจัยตั้งเป้าที่จะปรับปรุงวิธีการกำหนดเป้าหมายนี้เพื่อส่งข้อความเสียงที่มีรายละเอียด และเพิ่มระยะทางในการทำงาน จนถึงตอนนี้ สามารถส่งเสียงได้หลายเมตรในห้องแล็บ

สำหรับตอนนี้ “มันไม่ได้เป็นวิธีการสื่อสารที่ใช้งานได้จริงมากนัก แต่เป็นการสาธิตที่ประณีตมากซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงพลังของโฟโตอะคูสติก” เจค็อบ เคอร์กิน นักฟิสิกส์ประยุกต์จากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกิ้นส์ กล่าว  

หากสมบูรณ์แล้ว อาจใช้ข้อความเลเซอร์ดังกล่าวเพื่อสื่อสารในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังหรือเตือนผู้คนถึงอันตรายได้ ตัวอย่างเช่น ในสถานการณ์การยิงกัน การใช้งานที่น่าเบื่อหน่ายมากขึ้นอาจเป็นการฟังทีวีโดยไม่ต้องใช้หูฟังโดยไม่รบกวนผู้อื่น บาคาร่า