|  | 11 сентября 2016 | Новости науки и техники

Технологии квантовой механики позволяют обойти ограничения критериев Рэлея, ограничения дифракционного предела

Демонстрация критериев Рэлея


Группа исследователей из Национального университета Сингапура нашла способ обхода ограничений так называемых критериев Рэлея, явления, которое происходит, когда два источника света сближаются настолько, что они как бы сливаются в один. Это явление, известное еще под названием дифракционного предела, не позволяет измерить расстояние между этими источниками света, что ограничивает разрешающую способность телескопов, микроскопов и других оптических приборов значением, равным четверти длины волны света. И сингапурским исследователям удалось избавиться от описанного выше явления при помощи ряда некоторых технологий из области квантовой механики.

Много лет назад ученые, изучающие звезды при помощи телескопов или рассматривающие крошечные объекты в микроскоп, заметили, что возможности этих оптических инструментов ограничены дифракцией. Когда интересующие их объекты находятся на очень маленьком расстоянии, они сливаются в единое целое, не позволяя рассмотреть их по отдельности. В 1879 году Джон Уильям Стретт (John William Strutt), лорд Рэлей, установил ряд критериев, описывающих данные ограничения, которые впоследствии были названы критериями Рэлея.

Для того, чтобы побороть проблему дифракции света, сингапурские ученые применили синтез методов квантовых измерения, квантовой оптики и статистическую теорию. Не вдаваясь в математические и физические "дебри", можно сказать, что использование принципов квантовой механики, которые в корне отличаются от принципов традиционной физики, позволяет получить большее количество информации об источниках света, что, в свою очередь, позволяет измерить расстояние между ними даже в том случае, если происходит нарушение критериев Рэлея.

Своей работой сингапурские ученые наглядно продемонстрировали то, что критерии Рэлея не являются фактическим пределом, который может ограничивать возможности современной измерительной техники и научного оборудования. Кроме этого, квантовые методы позволили им произвести измерения столь высокой точности, которая ранее считалась попросту недостижимой.

Исследователи сообщают, что разработанная ими технология, получившая название spatial-mode demultiplexing (SPADE), уже реализована в виде практического измерительного устройства. А не очень значительная модификация этого устройства позволит в недалеком будущем с его помощью измерять расстояние между звездами или крошечными объектами, находящимися на столь близком расстоянии, что их невозможно отделить друг от друга никакими другими методами. И первой областью практического применения станет флуоресцентная микроскопия, которая является наиболее подходящим кандидатом для внедрения новой технологии.




Ключевые слова:
Критерии, Рэлея, Дифракционный, Предел, Ограничение, Разрешающая, Способность, Телескоп, Микроскоп, Квантовая, Механика

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Использование плазмоники позволяет оптическим микроскопам обеспечить качест ...
  • Российские физики создали сверхвысокоточную квантовую "линейку"
  • Ученые-физики научились имитировать квантовую запутанность при помощи света ...
  • Ученым удалось преодолеть ограничения, накладываемые принципом квантовой не ...
  • Расширяя теорию Эйнштейна исследователи демонстрируют новый вид квантовой з ...




  • 11 сентября 2016 09:45
    #1 Написал: MaxIvanov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 357
    Ученые часто так же догматичны как и верующие, вот оказывается может быть.
        
    11 сентября 2016 17:41
    #2 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 159
    MaxIvanov, вы не правы. Будь так, вы бы не читали об этом исследовании, его бы просто не было. Тем более что ограничения Релея никто не отменял. Дифракция как не давала рассматривать источники по-отдельности, так и не дает, но нашлись уловки, позволяющие измерить расстояние (заметьте - не рассмотреть, а измерить расстояние) между рядом расположенных источников света
        
    11 сентября 2016 17:53
    #3 Написал: MaxIvanov

    Публикаций: 0
    Комментариев: 357
    enigman,Согласитесь, что в научном мире любят нечто возвести в абсолют, ограничения Рэлея было одним из них. Диспут был о том, а есть ли у Науки некие границы, пределы постижения ,..На возражение, а что если вдруг можно обойти эти самые ограничения Рэлея, каким то не известным сегодня способом, заявлялось- это в принципе невозможно, сама дескать "реальность-природа- мироздание не позволят. Наука вообще работает только с сущностями познанными и познаваемыми и тд и тп.
    Ну вот, а сегодня уже позволят.)
        
    12 сентября 2016 00:41
    #4 Написал: enigman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 159
    MaxIvanov, мне трудно с вами согласиться. Дифракционный придел как не позволял мне видеть в микроскоп подробности жизни клетки, так и будет делать это дальше. Обратите внимание, что обсуждаемой статье речь идет только о двух точечных источниках света. Таким образом, исследователям удалось обойти правила Релея только одном частном случае. В случае же с неточечными объектами мы как были ограничены в подробностях на масштабе в четверть длинны волны, так и остались с этим ограничением.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.