Медленный свет — это распространение оптического импульса или другой модуляции оптической несущей с очень низкой групповой скоростью . Медленный свет возникает, когда распространяющийся импульс существенно замедляется из-за взаимодействия со средой, в которой происходит распространение.
Групповые скорости ниже c были известны еще в 1880 году, но не могли быть реализованы полезным образом до 1991 года, когда Стивен Харрис и его сотрудники продемонстрировали электромагнитно-индуцированную прозрачность в захваченных атомах стронция. [1] [2] В 1995 г. было сообщено о снижении скорости света в 165 раз. [3] В 1998 г. датский физик Лене Вестергаард Хау возглавила объединенную группу из Гарвардского университета и Научного института Роуленда , которая реализовала гораздо более низкую скорость света. групповые скорости света. Им удалось замедлить луч света примерно до 17 метров в секунду. [4]В 2004 году исследователи из Калифорнийского университета в Беркли впервые продемонстрировали медленный свет в полупроводнике с групповой скоростью 9,6 км/с. [5] Хау и ее коллегам позже удалось полностью остановить свет и разработать методы, с помощью которых его можно остановить, а затем возобновить. [6] [7]
В 2005 году IBM создала микрочип , который может замедлять свет, сделанный из довольно стандартных материалов, что потенциально проложило путь к коммерческому внедрению. [8]
Когда свет распространяется через материал, он движется медленнее, чем скорость вакуума, c . Это изменение фазовой скорости света проявляется в таких физических явлениях, как преломление . Это уменьшение скорости количественно определяется отношением между c и фазовой скоростью. Это отношение называется показателем преломления материала. Медленный свет — это резкое уменьшение групповой скорости света, а не фазовой скорости. Эффекты медленного света не связаны с аномально большими показателями преломления, как будет объяснено ниже.
Простейшая картина света , которую дает классическая физика, — это волна или возмущение в электромагнитном поле . В вакууме уравнения Максвелла предсказывают, что эти возмущения будут перемещаться с определенной скоростью, обозначаемой символом с . Эту хорошо известную физическую константу обычно называют скоростью света . Постулат о постоянстве скорости света во всех инерциальных системах отсчета лежит в основе специальной теории относительности и породил популярное представление о том, что «скорость света всегда одна и та же». Однако во многих ситуациях свет представляет собой нечто большее, чем возмущение электромагнитного поля.
Свет, путешествующий в среде, больше не является возмущением только электромагнитного поля, а скорее возмущением поля, а также положениями и скоростями заряженных частиц ( электронов ) внутри материала. Движение электронов определяется полем (из-за силы Лоренца ), но поле определяется положениями и скоростями электронов (из-за закона Гаусса и закона Ампера ) . Поведение возмущения этого комбинированного поля плотности электромагнитного заряда (т. е. света) по-прежнему определяется уравнениями Максвелла, но решения усложняются из-за тесной связи между средой и полем.