Лазерный мир

Главная характерная черта павлинов — их яркий, красивый хвост, который особенно красиво смотрится на солнце, когда блестит и переливается оттенками синего и зеленого цветов. В ходе недавнего исследования ученые пытались выяснить, в чем секрет павлиньего хвоста, и обнаружили в нем лазеры, а точнее, структуру, которая позволяет перьям этих птиц испускать направленные лучи света, характерную черту настоящего лазера. Это открытие может повлиять на развитие биолазеров и изменить наше понимание оптики в живой природе.

Как перья павлина создают лазерный свет

Перья павлина давно известны своей яркой иридесцентностю, то есть способностью менять оттенок в зависимости от угла обзора. Этот эффект создается благодаря микроскопическим наноструктурам, рассевающим свет, но ученые решили копнуть глубже.

Исследователи из Florida Polytechnic University и Youngstown State University нанесли специальный краситель на различные участки хвоста павлина, чтобы проверить, способны ли некоторые из них не просто отражать свет, а усиливать его, как это происходит с настоящим лазером. Их цель была — обнаружить области, где может происходить так называемая стимулированная эмиссия излучения.

Что такое лазер и как он работает

Слово лазер — это аббревиатура от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света за счет вынужденного излучения). В лазерах используется особый материал — будь то кристалл, газ или краситель — который при облучении светом возбуждается и начинает испускать фотоны.

Лазером называется устройство, которое генерирует узконаправленный пучок света

Чтобы получить лазерный луч, фотоны должны двигаться в одинаковой фазе и направлении, а это требует наличия оптической резонаторной камеры, где свет отражается туда-обратно, в результате чего усиливается.

Перья как природные оптические резонаторы

В случае с павлином ученые обнаружили, что в глазках на хвостовых перьях находятся наноструктуры, которые ведут себя как оптические резонаторы. Они отражают свет между собой, выравнивая фазы волн — то есть создают условия, необходимые для генерации лазерного излучения. При этом свет испускается в виде двух четких длин волн — зеленой и желто-оранжевой.

Это означает, что павлин в буквальном смысле «светится лазером», хотя и на очень слабом уровне, едва уловимым приборами. Не стоит путать их с мощными лазерами, которые, например, применяются в качества оружия. Но все перья испускают свет одинаковой длины волны, что говорит о том, что это не случайный эффект, а результат сложной внутренней структуры.

Отличие лазера от других источников света. 

Почему эволюция подарила павлину лазер?

Пока никто точно не знает, зачем природе понадобилось «встраивать» лазеры в павлиньи перья. Однако есть гипотеза, что эти эффекты играют роль в межвидовой коммуникации. Возможно, другие павлины воспринимают этот лазерный свет гораздо лучше, чем человек, и он помогает в брачных ритуалах или распознавании партнеров.

Подобные открытия заставляют по-новому взглянуть на то, как животные взаимодействуют с окружающей средой — возможно, используя спектры света, которые мы просто не способны увидеть. Это напоминает о других открытиях, связанных с ультрафиолетовой или флуоресцентной окраской у птиц, рыб и насекомых.

Выявление этих природных лазеров может повлиять не только на биологию, но и на оптоэлектронику. Ученые уже давно пытаются создать биолазеры — устройства, которые будут использовать живые ткани или органические материалы для генерации света. Если природа уже нашла способ встроить лазер в перо птицы, возможно, она даст и
 подсказку, как это сделать в лабораторных условиях.

Кроме того, понимание таких резонансных структур может открыть новые методы анализа тканей — например, бесконтактную диагностику болезней по отраженному или усиленному свету.

Подводя итоги, можно сказать, что открытие лазеров в хвостах павлинов — это не просто курьез. Это шаг к пониманию механизмов, скрытых в самых привычных для нас объектах природы. Яркие глазки на хвосте этой птицы больше не кажутся просто красивым украшением — за ними скрываются наномасштабные оптические системы, способные к формированию лазеров. В будущем такие находки могут привести к новым технологиям, способным сочетать красоту природы с инженерной точностью.

Источник: https://hi-news.ru/eto-interesno/uchenye-obnaruzhili-v-xvostax-pavlinov-lazery-vot-kak-oni-rabotayut.html