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Normalmente un raggio di luce non proietta alcuna ombra. Per farlo, infatti, un oggetto deve essere opaco, cioè deve impedire alla luce di attraversarlo. Una caratteristica che non si applica alla luce stessa. Ma un gruppo di ricercatori ha recentemente dimostrato che la luce può acquisire questa proprietà in determinate circostanze, diventando capace di proiettare un’ombra su una superficie proprio come fa un muro o una pianta. Il curioso esperimento che ha mostrato per la prima volta questo effetto è stato descritto in uno studio pubblicato su Optica.
Attraverso un cristallo di rubino
I ricercatori hanno fatto passare un raggio laser di colore verde attraverso un cristallo di rubino. Contemporaneamente hanno illuminato l’oggetto lateralmente con un raggio laser di colore blu, in modo che il laser verde e quello blu fossero perpendicolari fra loro. Questa disposizione ha fatto sì che si venisse a creare un’ombra visibile su una superficie retrostante: l’ombra del raggio verde.
L’effetto, spiegano gli autori dello studio, è dovuto a un fenomeno che si verifica all’interno del cristallo di rubino e che è noto come saturazione inversa dell’assorbimento. In sostanza, questo fenomeno fa sì che il fascio di luce verde acquisisca in qualche modo le proprietà di un oggetto opaco, ossia che blocchi il passaggio della luce blu. Quest’ultima diventa quindi la fonte di illuminazione che proietta l’ombra del raggio verde sulla superficie retrostante.
Una vera e propria ombra
“Particolarmente affascinante è il fatto che l’ombra del laser si comporta come un’ombra tradizionale”, racconta Jeff Lundeen, docente presso il dipartimento di fisica dell’Università di Ottawa, in Canada, e autore della ricerca. “Segue la forma dell’oggetto – in questo caso, il nostro raggio laser – e si conforma persino ai contorni delle superfici su cui cade, proprio come farebbe l’ombra di un ramo d’albero”.
I ricercatori hanno anche osservato che il contrasto dell’ombra del laser aumenta al crescere dell’intensità del laser stesso, fino a un contrasto massimo pari al 22%, paragonabile, spiegano, al contrasto dell’ombra di un albero in una giornata di sole.
“Questa scoperta amplia la nostra comprensione delle interazioni luce-materia e apre nuove possibilità di utilizzare la luce in modi che non avevamo considerato prima”, conclude Raphael Abrahao del Brookhaven National Laboratory di New York (Stati Uniti), coordinatore dello studio. Per il futuro, gli autori della ricerca hanno intenzione di studiare altri materiali e altri laser di lunghezze d’onda diverse che possano produrre un effetto simile a quello appena osservato.
