La luz se refleja en un espejo pero, ¿dónde ocurre exactamente este reflejo? Bien, depende, Martin van Exter y Corné Koks lo descubren. Sus cálculos precisos, publicado en Óptica Express , tienen aplicaciones en el diseño de cavidades ópticas para comunicaciones cuánticas.

"Para decirte la verdad, muchos investigadores han sido un poco descuidados, "dice Martin van Exter, discutir el trabajo anterior. "Hemos salpicado algunas i y cruzamos algunas t". Van Exter habla de reflectores Bragg distribuidos (DBR), el tipo estándar de espejo utilizado en física. Están hechos de capas de vidrio apiladas con índices de refracción alternos. Van Exter dice:"Funcionan muy bien. Con solo apilar suficientes capas, puede alcanzar hasta un 99,99% de reflexión ".

Pero una consecuencia del uso de vidrio es que la luz penetra parcialmente en el espejo. ¿Qué profundidad tiene esta penetración? Van Exter y Ph.D. El estudiante Corné Koks intentó averiguarlo.

"Usamos estos espejos para hacer cavidades ópticas. Dos pequeños espejos uno frente al otro, con la luz reflejándose hacia adelante y hacia atrás. Espejos bastante pequeños también, "dice Van Exter. La distancia entre los espejos es de solo 2 o 3 micrómetros, alrededor de una quincuagésima parte del grosor de un cabello. Esto es solo un poco más grande que la longitud de onda de la luz. "Así que para nosotros, importa qué tan lejos penetra la luz en el espejo ".

Profundidad de penetración

Koks y Van Exter llevaron a cabo un análisis matemático exhaustivo del comportamiento de la radiación electromagnética en DBR, y concluyó que hay tres profundidades de penetración diferentes, dependiendo de lo que se quiera medir.

La luz dentro de una cavidad puede ser una onda electromagnética permanente, con nodos (donde la amplitud es cero) y antinodos (donde la amplitud es máxima). El punto en el espejo donde se encuentra el nodo fue denominado la profundidad de penetración de fase por Van Exter y Koks. "Esta profundidad de penetración no es muy profunda, típicamente casi en la superficie del espejo, "dice Van Exter." Esto es válido para la luz de una longitud de onda. Pero a veces, no usas una sola longitud de onda, pero un pulso. Cuando calcula qué tan rápido regresa este pulso, y por tanto desde que profundidad, la profundidad de penetración resulta ser mayor. Esta, llamamos profundidad de penetración de frecuencia ". Además, los físicos definieron una tercera profundidad de penetración modal, aplicable para un haz de luz muy enfocado.

Cálculos descuidados

La conclusión es que existen tres profundidades de penetración diferentes. La selección de cuál usar depende exactamente de lo que desee medir. "Estos no son cambios revolucionarios, "dice Van Exter, "pero mostramos esto por primera vez, y notamos que los físicos a menudo son descuidados al calcular sus configuraciones ópticas ".

Las diferencias son importantes para las cavidades ópticas realizadas por el grupo de investigación de Van Exter. Posiblemente, estos se puedan utilizar para la comunicación cuántica en el futuro. Van Exter dice:"Uno de los santos griales es transferir el estado cuántico de un fotón a un solo átomo o molécula, o viceversa. Es posible que pueda hacerlo reflejando la luz de un lado a otro en una cavidad óptica que contiene un átomo. Pero luego debe poder calcular el tamaño exacto de su cavidad, y por tanto la profundidad de tu espejo ".