¿Es posible el vidrio unidireccional?

No estoy hablando de espejos, solo de una simple ventana hecha de un material similar al vidrio. ¿Sería posible dejar pasar la luz solo en una dirección pero no en la otra?

No es posible sin un campo magnético, por invariancia de inversión de tiempo.
¿Se permite la dispersión de la luz por no transmitir? ciertos cristales de las ventanas dispersan la luz a través de un lado de tal manera que desde un lado se puede ver claramente, mientras que desde el otro lado las cosas se ven borrosas.

Respuestas (4)

Está buscando algo llamado "diodo de luz" o "aislador óptico". El más simple son dos láminas polarizadoras separadas 45 grados, con un rotador de Faraday de 45 grados en el medio. He aquí por qué no viola la segunda ley de la termodinámica.

Uno de los componentes, el rotador de Faraday, es grueso y voluminoso y generalmente cubre solo un área pequeña. Así que supongo que no califica como un "material similar al vidrio".

Venden estas cosas? ¿Podemos comprar un aislador óptico o tenemos que construir uno nosotros mismos?
Sería genial ver una imagen de estas cosas!
Manoj Peiris explica el aislador de Faraday con láser: youtube.com/watch?v=JJp_-oalQK0

No. O al menos, no sin advertencias especiales.

Editar Después de los comentarios de Mark Beadles, David Zaslavsky y Ron Maimon, debo aclarar que no se puede tener una ventana simple que deja pasar toda la luz en una dirección pero refleja toda la luz que viene en la otra dirección. Por lo tanto, no puede tener una ventana que no absorba la radiación en absoluto y que también tenga la propiedad unidireccional prescrita.

Imagine que el vidrio separa dos habitaciones que son sistemas completamente aislados, excepto que interactúan enviando radiación electromagnética a través del vidrio. Diremos que la luz sólo puede pasar de izquierda a derecha.

Además, suponga que la radiación electromagnética en las habitaciones es un espectro de cuerpo negro simple, por lo que cada habitación tiene una temperatura bien definida. Imagina que la temperatura es más alta a la izquierda.

Debido a que la luz solo pasa de izquierda a derecha, el calor se transferirá de la habitación más caliente de la izquierda a la habitación más fría de la derecha sin ningún otro efecto. Esto viola la segunda ley de la termodinámica.

Sin embargo, el calor aún podría transferirse hacia el otro lado a través de la conducción ... a menos que coloque una capa de vacío entre las dos habitaciones.
@David Sí, asumí que la conducción era cero debido a algún mecanismo no especificado; un vacío estaría bien.
@MarkEichenlaub En su escenario, la parte notable es el mecanismo de conducción cero, no el vidrio unidireccional.
@MarkBeadles cierto, buen punto ... ahora que lo pienso, incluso si coloca una capa de vacío entre los paneles de vidrio, aún tendría que lidiar con la radiación térmica de los paneles mismos. Y el vidrio estaría en equilibrio térmico con cualquier materia que contenga, por lo que actuaría como un radiador efectivo basado únicamente en su radiación de cuerpo negro. Entonces, incluso si tiene un material que evita la transmisión de radiación en una dirección, no creo que pueda evitar completamente la transferencia de calor en esa dirección.
@ Mark No entiendo tu comentario. Como señaló David, no hay conducción a través del vacío.
@David Eso supone que el vidrio alcanza el equilibrio térmico con los fotones, pero no veo por qué necesitamos esta suposición. Estoy imaginando un vidrio que transmite fotones o los refleja. No habría transferencia de energía al vidrio de ninguna manera. Eventualmente, el vidrio tendría que llegar al equilibrio, pero podría ser en escalas de tiempo muy largas en comparación con el tiempo para que el calor se transfiera a través de la radiación entre los dos lados del vidrio.
@Mark: Todo lo que está demostrando es que el vidrio tendría que absorber parte de la luz en la dirección posterior. Una vez que el vidrio está a la misma temperatura que la luz, el aspecto del motor térmico no funciona.
@Ron Sí, eso es cierto. Aclararé la respuesta.
@MarkEichenlaub ¿Cómo eliminó mi comentario? La pregunta era sobre una ventana unidireccional, no un espejo. El vidrio unidireccional es posible. La respuesta correcta es SÍ. Su respuesta es engañosa y la edición no la mejora. En lugar de arreglarlo, estás eliminando las críticas. Dejen de abusar del poder por favor.

Sí, evidentemente. AB Khanikaev, C. Wu, H. Mousavi y G. Shvets, "Luz lenta unidireccional en metamateriales de baja simetría no recíprocos", en Quantum Electronics and Laser Science Conference, OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2011), artículo QThA6. http://www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?URI=QELS-2011-QThA6

Pero, por supuesto, esto es con un metamaterial, no "una simple ventana hecha de material similar al vidrio". No sé si un metamaterial se ajusta a sus criterios o no.

¿Podemos comprar esto en cualquier lugar? ¿O es la única manera de construir uno nosotros mismos?

Fundamentalmente, sí. Uno necesita romper la simetría de inversión del tiempo introduciendo un efecto magnético o modulando dinámicamente los materiales "similares al vidrio".

Prácticamente, esta es un área de investigación muy activa. Uno podría, por ejemplo, inyectar portadores en dióxido de silicio a una frecuencia muy alta para lograr el efecto unidireccional.

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