Несмотря на то что лазерный луч двигался по волноводу, снаружи от него также распространялось электромагнитное поле той же частоты. Такие волны называют неоднородными, и зафиксировать их крайне сложно, потому что амплитуда неоднородной волны очень быстро падает с удалением от границы волновода. Именно это электромагнитное поле и создавало стоячую волну внутри зонда микроскопа (в качестве «зеркал» вместо цинковых листов Герца работали внутренняя поверхность зонда и граница волновода).
Стоячая электромагнитная волна несколько отличается от волны бегущей, это связано с отличиями в граничных условиях и в конечном счете взаимодействием электрического и магнитного полей с проводниками («зеркалами»). В стоячей волне пики колебаний электрического и магнитного полей отличаются – там, где у магнитного поля пучность, у электрического узел, и наоборот (у бегущей волны максимумы и минимумы электрического и магнитного полей пространственно совпадают). Именно это и позволило перемещая зонд измерять то магнитное, то электрическое поле исходной волны.
Для измерения поля ученые воспользовались своим «кольцом с прорезью». Что магнитное, что электрическое поля заставляют заряды в кольце перемещаться, но благодаря прорези токовый контур остается незамкнутым, что приводит к перераспределению заряда: свободные электроны собираются то с одного бока кольца, то с другого, причем
Эта волна далее смешивалась с опорной волной, прежде выделенной из того же лазерного луча, что уходит в волновод, с помощью полупрозрачного зеркала. Добавка, которую дает волна от зонда, влияет на интенсивность света благодаря интерференции волн одинаковой частоты. Перемещение зонда, таким образом, делало сигнал то слабее, то сильнее, и фаза этих колебаний позволяла понять, какое поле измеряется.
Описанная схема является упрощенной и не учитывает поляризацию волн. Полное описание можно найти в указанной в тексте статье в Science и методическом приложении к ней.
Сервис комментирования временно отключен. Приносим свои извинения.