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Nova forma de filtrar a luz faz espelho virar janela

Nova forma de filtrar a luz faz espelho virar janela
Observe que somente a luz vinda de um ângulo específico - 10 graus neste experimento - consegue atravessar o cristal. [Imagem: Weishun Xu/Yuhao Zhang]]

Você não existe mais

Imagine caminhar ao lado de um espelho, vendo seu reflexo. Ao passar pela metade do espelho, você repentinamente desaparece, e o espelho se torna uma janela.

Este e outros efeitos logo poderão tornar-se realidade graças ao controle angular da luz.

As ondas de luz podem ser definidas por três características fundamentais: sua cor (ou comprimento de onda), polarização e direção.

Embora filtrar a luz com base em sua frequência ou polarização seja algo trivial, isso não é verdade quando se trata de lidar com a luz com base na sua direção de propagação.

Manipular mais essa propriedade poderá abrir caminho para uma infinidade de novas aplicações, e não apenas em parques de diversão, mas também na fotônica e nas diversas tecnologias ópticas - energia fotovoltaica, sensores para telescópios e microscópios ou filtros de privacidade para telas de computador, por exemplo.

Controle angular da luz

Agora, pela primeira vez, pesquisadores criaram um sistema que permite que uma luz de qualquer cor passe através de um filtro apenas se ela estiver vindo de um ângulo específico - toda a luz vindo de outras direções é refletida.

Yichen Shen e seus colegas do MIT, nos Estados Unidos, usaram cristais e tiraram proveito de um parâmetro chamado ângulo de Brewster - um ângulo no qual a luz é perfeitamente transmitida através de uma substância, sem qualquer reflexão - para obter pela primeira vez um controle angular da luz.

O cristal funciona como um espelho para qualquer luz, exceto para uma estreita faixa de ângulos de visão.

O cristal que faz essa mágica é um sanduíche de 80 camadas ultrafinas de dois materiais - vidro comum e óxido de tântalo -, com a espessura de cada camada sendo precisamente controlada.

O ângulo de Brewster - que foi de 10 graus no experimento - surge na interface entre os dois materiais. Como são combinadas muitas camadas com as mesmas propriedades, a maior parte da luz é refletida, exceto aquela que vem da direção "certa".

Aerocontrole da luz

As aplicações práticas ainda terão que esbarrar em um inconveniente: a técnica só funciona se o espelho estiver mergulhado em um líquido com o mesmo índice de refração do vidro - o ar tem um índice de refração diferente tanto do vidro, quanto do óxido de tântalo, o que introduz uma terceira camada e destrói o efeito.

Contudo, os pesquisadores afirmam ser possível fazer o espelho seletivo funcionar no ar trocando o vidro por um material com um índice de refração igual ao do ar, como um aerogel.

Já a substituição do tântalo, um material altamente tóxico, é algo que exigirá mais estudos.

Bibliografia:

Optical Broadband Angular Selectivity
Yichen Shen, Dexin Ye, Ivan Celanovic, Steven G. Johnson, John D. Joannopoulos, Marin Soljacic
Science
Vol.: 343 no. 6178 pp. 1499-1501
DOI: 10.1126/science.1249799




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