Физики обнаружили свойство пирамиды Хеопса концентрировать электромагнитную энергию.
Группа ученых применила методы теоретической физики, чтобы исследовать резонансный электромагнитный отклик пирамиды Хеопса на воздействие радиоволн. Обнаружено, что в условиях резонанса пирамида может концентрировать электромагнитную энергию во внутренних камерах и фокусировать ее в пространство под своим основанием. Результаты исследования физики планируют использовать при проектировании наночастиц, которые смогут воспроизводить подобные эффекты в оптическом диапазоне. Такие наночастицы нужны, например, для разработки сенсоров и эффективных солнечных элементов. Исследование опубликовано в Journal of Applied Physics.
Например, физические свойства пирамид почти не изучены, а ведь эти данные могут оказаться интереснее многих вымыслов. Это подтвердили результаты нового совместного исследования ученых Университета ИТМО и Лазерного центра Ганновера. Физики заинтересовались тем, как пирамида будет взаимодействовать с электромагнитными волнами соразмерной или, другими словами, резонансной длины. Расчеты показали, что в таком резонансном состоянии пирамида способна концентрировать электромагнитное поле. Энергия может концентрироваться во внутренних камерах пирамиды, а также фокусироваться в пространстве под ее основанием, где располагается третья недостроенная камера пирамиды.
Такие выводы учёным удалось сделать благодаря численному моделированию и аналитическим методам физики. Сначала исследователи оценили, что резонансными для пирамиды будут радиоволны с диапазоном длин от 200 до 600 метров. Затем смоделировали электромагнитный отклик пирамиды и рассчитали сечение экстинкции. Эта величина позволяет оценить, какую часть энергии падающих волн пирамида может рассеивать и поглощать в резонансных условиях. Затем для этих же условий ученые получили распределения электромагнитных полей внутри пирамиды.
Чтобы объяснить полученные результаты, ученые провели мультипольный анализ. Этот метод широко применяется в физике для изучения взаимодействия сложного объекта с электромагнитным полем. Объект, рассеивающий поле, при этом заменяется на множество более простых источников излучения – мультиполей. Совокупность излучения мультиполей дает такую же картину, как рассеяние поля целым объектом. Поэтому, зная тип каждого мультиполя, можно предсказать и объяснить распределение и конфигурацию рассеянных полей в системе.
Физики обратили внимание на пирамиду Хеопса при изучении особенностей взаимодействии света с диэлектрическими наночастицами. Рассеяние света наночастицами зависит от их размера, формы и показателя преломления материала, из которого они состоят. Варьируя эти параметры, можно определить резонансные режимы рассеяния и использовать их при разработке устройств для управления потоками света на наноуровне.
https://news.itmo.ru/ru/science/photonics/news/7731/
