Свет сквозь стеклянный шарик: как поймать рассеянные лучи экспресс
Луч фонарика в тумане распадается на тысячи слабых пятнышек. Каждое из них — это свет, который много раз отразился от капель воды и лишь потом попал в глаз. Чтобы разобраться в этом беспорядке, физики составляют особую таблицу — матрицу рассеяния. В ней записано, как каждый входящий луч превращается в набор выходящих.
Авторы новой работы взяли не туман, а одиночный стеклянный шарик — самый простой рассеиватель. Они освещали его лазером под разными углами и записывали, как свет выходит со всех сторон. Для этого использовали голографию: лазерный луч смешивали с опорным, и по интерференционной картине восстанавливали полную световую волну — не только яркость, но и фазу. Так удалось измерить матрицу рассеяния с точностью до поляризации света.
После поправок на искажения оптики и пересчёта углов измеренная матрица совпала с теоретической. Это значит, что метод работает, и теперь его можно использовать как эталон для проверки более сложных сред — например, биологических тканей, где свет рассеивается на клетках и органеллах.
Теория Ми объясняет, почему облака белые, а небо голубое: крупные капли рассеивают все цвета одинаково, а мелкие молекулы воздуха сильнее рассеивают синий.