Svetlo berieme ako samozrejmosť. Rozsvietime lampu, zapneme mobilný displej, slnečný lúč dopadne na stôl. Väčšina z nás vôbec nepremýšľa nad tým, čo sa pri týchto javoch deje. Školské učebnice nám roky tvrdia, že svetlo je elektromagnetická vlna zložená z elektrického a magnetického poľa. Elektrická zložka je tá dominantná, magnetická len „doplnková“. Toto zjednodušené vysvetlenie sa tradovalo od 19. storočia.
Nový výskum však ukazuje, že niektoré detaily tohto učebnicového výkladu treba spresniť. Nejde o prevrat fyziky ani o popretie Maxwellových rovníc – tie platia ďalej. Skôr získavame presnejší pohľad na to, ako svetlo interaguje s určitými materiálmi, najmä v špecifických podmienkach.
Faraday si všimol zvláštny jav už v 19. storočí
V roku 1845 Michael Faraday objavil jav, ktorý dnes nesie jeho meno – Faradayov efekt. Zistil, že keď polarizované svetlo prechádza materiálom nachádzajúcim sa v magnetickom poli, jeho polarizácia sa jemne pootočí. Tento objav potvrdili neskoršie experimenty, a dodnes sa využíva napríklad v optických izolátoroch či presných laserových zariadeniach.
Dlho sa predpokladalo, že za celý efekt môže najmä elektrická zložka svetla. Magnetická časť bola považovaná za príliš slabú na to, aby zohrávala podstatnú úlohu. Až moderné technológie priniesli možnosť opätovne preskúmať jemné detaily tohto javu.
Moderné merania odhalili dôležitý detail
Tím fyzikov sa vrátil k Faradayovmu efektu pomocou nových meracích prístrojov a počítačových modelov. Nepopierali existujúce teórie, skôr sa snažili presne určiť, akú úlohu má magnetická zložka svetla v celom procese.
Výsledok?
- Magnetická zložka svetla nie je nečinná – v určitých prípadoch môže významne prispieť k výslednému efektu.
- Vo viditeľnom svetle je jej vplyv menší, ale stále merateľný.
- Pri infračervenom svetle, ktoré sa používa v mnohých technológiách (senzory, komunikácia, merania), môže byť jej podiel na rotácii polarizácie veľmi výrazný.
Nejde o zásadné prepisovanie fyziky svetla, ale o korekciu zjednodušeného predstavenia, ktoré sa dlho používalo v učebniciach. Ukazuje sa, že magnetická časť svetla môže interagovať s magnetickými vlastnosťami materiálov omnoho aktívnejšie, najmä s tzv. spínmi – maličkými „magnetkami“ vnútri atómov.
Ako si to predstaviť jednoducho
Svetlo si môžete predstaviť ako tanec dvoch zložiek – elektrickej a magnetickej. Doteraz sa predpokladalo, že „tancuje“ najmä elektrická, zatiaľ čo magnetická len sekunduje. Nové merania však ukazujú, že obidve zložky sa v niektorých situáciách podieľajú na výslednom pohybe a môžu ovplyvňovať materiál rôznymi spôsobmi.
Prečo sme na to neprišli skôr?
Dôvod je jednoduchý: nemali sme technológie, ktoré by tak malé vplyvy dokázali presne odmerať. Faradayov efekt bol vysvetlený dostatočne presne na to, aby fungoval v praxi. Až moderné laserové systémy, citlivé senzory a nové výpočtové metódy umožnili pozrieť sa na problém hlbšie.
Aký to bude mať význam?
V bežnom živote si nič nevšimneme – žiarovky zostanú rovnaké, svetlo sa bude správať rovnako, ako sme zvyknutí. Tieto zistenia však môžu postupne ovplyvniť pokročilé technológie:
- vývoj výkonnejších a presnejších laserov
- zlepšenie optických vlákien
- citlivejšie magneto-optické senzory
- nové materiály reagujúce na svetlo a magnetické pole
V oblastiach, kde záleží na malých detailoch, môže presné pochopenie úlohy magnetickej zložky svetla znamenať zásadný pokrok.
Svetlo zostáva elektromagnetickou vlnou, tak ako nás to učia učebnice. Elektrická a magnetická zložka sú stále neoddeliteľne prepojené. Nové merania však spresňujú, že magnetická časť svetla hrá v niektorých situáciách väčšiu úlohu, než sa tradične predpokladalo. Ide o prirodzený vývoj vedy, nie o jej prevrat.
