Faire briller une lumière à travers des matériaux opaques semble impossible. Et encore, des chercheurs de l'Institut Debye pour la science des nanomatériaux (Université d'Utrecht) et de l'Université de Twente ont réussi à augmenter la transmission de la lumière à travers un matériau opaque en le faisant briller le long de chemins spéciaux. Cela pourrait conduire à une meilleure compréhension du transport de la lumière à travers des matériaux tels que la peau. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la prestigieuse revue Optique Express le 7 novembre, 2016.

La diffusion de la lumière est un phénomène qui se produit lorsque les ondes lumineuses entrent en contact avec une surface inégale ou dans un objet à la structure inhomogène. Cette diffusion rend impossible de voir à travers la peau, papier ou nuages, par exemple. Ces matériaux sont en grande partie opaques, et seul un petit pourcentage de la lumière peut les traverser. Et pourtant, ces matériaux ont des canaux ouverts, chemins spéciaux à travers le matériau que les ondes lumineuses peuvent suivre, quelle que soit l'épaisseur du matériau. Utrecht Ph.D. L'étudiant Jeroen Bosch a localisé ces canaux ouverts pour envoyer beaucoup plus de lumière à travers un matériau opaque.

Ping pong avec lumière

Afin de découvrir précisément comment la lumière doit être projetée sur la matière, les chercheurs ont "joué au ping-pong" avec la lumière. "Nous envoyons la lumière à travers le matériau de manière aléatoire, puis nous utilisons des données sur la diffusion de la lumière pour l'envoyer le long du même chemin d'une manière légèrement différente, " explique Bosch. " De cette façon, plus de lumière traverse le matériau. » En répétant le processus plusieurs fois – en envoyant la lumière dans les deux sens à travers le matériau – les chercheurs ont découvert quelle forme l'onde lumineuse doit avoir pour se frayer un chemin à travers le matériau.

Toutes les couleurs sont différentes

La forme du front d'onde - le bord avant de l'onde lumineuse - détermine le degré auquel la lumière peut pénétrer à travers le matériau. Et la forme optimale du front d'onde est différente pour chaque couleur de lumière. "Le principe fonctionne pour toutes les longueurs d'onde, mais pour chaque longueur d'onde, il n'y a qu'une seule forme de front d'onde qui fonctionne, " dit Bosch. " Si vous fixez la forme du front d'onde, puis modifiez la longueur d'onde, vous voyez que de moins en moins de lumière pénètre à travers la matière."

Cette connaissance de la dépendance à la longueur d'onde des canaux ouverts fournit aux chercheurs une mesure de la « longueur de trajet » de ces canaux ouverts. Combien de temps la lumière voyage-t-elle le long d'un chemin si spécial ? La réponse à cette question donne un aperçu du transport de la lumière à travers des matériaux diffusifs, ce qui est extrêmement utile pour examiner et à travers de tels matériaux.