A luz reflete em um espelho, mas onde exatamente essa reflexão acontece? Nós vamos, depende, Martin van Exter e Corné Koks descobriram. Seus cálculos precisos, publicado em Optics Express , têm aplicações no projeto de cavidades ópticas para comunicações quânticas.

"Para te dizer a verdade, muitos pesquisadores foram um pouco desleixados, "diz Martin van Exter, discutindo trabalhos anteriores. "Nós pontuamos alguns i's e cruzamos alguns t's." Van Exter está falando sobre refletores Bragg distribuídos (DBRs), o tipo padrão de espelho usado na física. Eles são feitos de camadas de vidro empilhadas com índices de refração alternados. Van Exter diz, "Eles funcionam muito bem. Basta empilhar camadas suficientes, você pode atingir até 99,99% de reflexão. "

Mas uma consequência do uso de vidro é que a luz penetra parcialmente no espelho. Quão profunda essa penetração vai? Van Exter e Ph.D. o estudante Corné Koks procurou descobrir.

"Usamos esses espelhos para fazer cavidades ópticas. Dois pequenos espelhos opostos um ao outro, com a luz refletindo para frente e para trás. Espelhos bem pequenos, também, "diz Van Exter. A distância entre os espelhos é de apenas 2 ou 3 micrômetros, cerca de 50º da espessura de um cabelo. Isso é apenas um pouco maior do que o comprimento de onda da luz. "Então, para nós, importa o quão longe a luz penetre no espelho. "

Profundidade de penetração

Koks e Van Exter realizaram uma análise matemática completa do comportamento da radiação eletromagnética em DBRs, e concluiu que existem três profundidades de penetração diferentes, dependendo do que se gostaria de medir.

A luz dentro de uma cavidade pode ser uma onda eletromagnética permanente, com nós (onde a amplitude é zero) e antinodos (onde a amplitude é máxima). O ponto no espelho onde o nó está localizado foi apelidado de profundidade de penetração de fase por Van Exter e Koks. "Esta profundidade de penetração não é muito profunda, normalmente quase na superfície do espelho, "diz Van Exter." Isso vale para a luz de um comprimento de onda. Mas às vezes, você não usa comprimento de onda único, mas um pulso. Quando você calcula a rapidez com que esse pulso retorna, e, portanto, de que profundidade, a profundidade de penetração acaba sendo maior. Esse, chamamos de profundidade de penetração de frequência. "Próximo a isso, os físicos definiram uma terceira profundidade de penetração modal, aplicável para um feixe de luz nitidamente focalizado.

Cálculos desleixados

A conclusão é que existem três profundidades de penetração diferentes. A seleção de qual usar depende exatamente do que você deseja medir. "Estas não são mudanças revolucionárias, "diz Van Exter, "mas mostramos isso pela primeira vez, e notamos que os físicos muitas vezes são desleixados ao calcular suas configurações ópticas. "

As diferenças são importantes para as cavidades ópticas feitas pelo grupo de pesquisa de Van Exter. Possivelmente, eles podem ser usados ​​para comunicação quântica no futuro. Van Exter diz:"Um dos Santo Graal é transferir o estado quântico de um fóton para um único átomo ou molécula, ou vice-versa. Você pode ser capaz de fazer isso refletindo a luz para frente e para trás em uma cavidade óptica contendo um átomo. Mas então você deve ser capaz de calcular o tamanho exato da sua cavidade, e, portanto, a profundidade do seu espelho. "