فريق من الباحثين من الجامعة العبرية في القدس وجامعة فيينا للتكنولوجيا (TU
كيف تمتص الطاقة الضوئية؟
ليست هذه هي المرة الأولى التي اكتشف فيها العلماء كيفتمتص الطاقة الضوئية. لكن طريقة "المصيدة الضوئية" الجديدة التي طورها العلماء هي الطريقة الوحيدة التي يمكنها امتصاص الطاقة الضوئية حتى في الوسائط الرفيعة والضعيفة للغاية.
وفي تجربة جديدة، أظهر العلماءكيفية تنفيذ هذه العملية بفعالية كبيرة. على سبيل المثال، أثبت العلماء أن ضوء الليزر مهما كان شكله يمكن امتصاصه بالكامل حتى من خلال وسط "ضعيف" للغاية. على سبيل المثال، فيلم رقيق أو قطعة زجاج ملوثة قليلاً، كما أوضح العلماء في مقابلة مع الهندسة المثيرة للاهتمام.
تركيب مصيدة ضوئية.
تصوير: عمري حاييم
الآن يقوم الباحثون بالبناء بعنايةتجويف مصمم حول وسط ماص لا يسمح بمرور الضوء. يدخل في التجويف ، حيث يمر عبر هذا الوسط عدة مرات حتى يتم امتصاصه بالكامل ولا يبقى منه شيء.
لماذا تحتاج مصيدة ضوئية؟
إن التقاط الطاقة الضوئية مهم للغاية ، لكنصعبة. وتخزينه بشكل فعال أكثر صعوبة. لهذا السبب يحاول العلماء تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة. يوضح العلماء: "من امتصاص النباتات للضوء في كاميرا الهاتف الخلوي ، يجب تحويل الطاقة التي تحملها موجات الضوء أو الفوتونات إلى أشكال أخرى حتى تكون قابلة للاستخدام".
على سبيل المثال ، الضوء الذي يراه المستخدمشاشة الهاتف الذكي ، يتم تخزينها أولاً كطاقة كيميائية في البطارية. تسمح لوحة الدائرة داخل الهاتف بتحويلها إلى طاقة كهربائية ، وفي النهاية يصبح الضوء الذي يجعل الشاشة تتوهج.
يمكن للامتصاص المباشر للضوء بشكل ملحوظتحسين تصميم وتقنية الأجهزة التي يستخدمها الأشخاص بشكل يومي. يعتقد الباحثون أن التقاط الضوء يكمن وراء العديد من العمليات المهمة في العلوم والتكنولوجيا والطبيعة. ستكون إمكانات هذه العملية في متناول اليد لتحسين أداء أجهزة الكشف الطيفية الانتقائية (فهي تمتص أشعة الضوء ذات الترددات المختلفة) وأجهزة المستقبل التي تعمل بالضوء.
كيف يعمل "المصيدة المثالية"؟
طور الباحثون تجويفًا فيهتحيط العديد من المرايا والعدسات بوسط رقيق يمتص الضوء. قاموا بترتيب المرايا والعدسات بطريقة (كما هو موضح في الشكل أدناه) بحيث عندما يدخل شعاع ضوئي إلى التجويف ، فإنه يبدأ في التحرك في دائرة. في النهاية ، يترك شعاع الضوء بلا خيار سوى أن يمتصه الوسط الرقيق.
رسم تخطيطي يوضح مسار شعاع ضوئي في مصيدة.
الائتمان: الجامعة التقنية في فيينا
بالإضافة إلى وسيط الامتصاص ، فهو محاصر للضوءالجهاز مزود بمرآة شفافة جزئيا ومرآة عاكسة وعدستين محدبتين. قال الباحثون إن المرآة الأولى تظل شفافة جزئيًا للسماح للضوء بدخول التجويف. ومع ذلك ، يمكن أن تذهب أيضا
ولمنع ذلك استخدم العلماءتدخل الموجة. دعونا نتذكر أن هذه زيادة أو نقصان متبادل في السعة الناتجة لموجتين متماسكتين أو أكثر عندما يتم فرضهما على بعضهما البعض. ويرافقه تناوب الحد الأقصى والحد الأدنى من الشدة في الفضاء. تعتمد نتيجة التداخل على فرق الطور بين الموجات المتراكبة.
ونتيجة لذلك، عندما يسقط شعاع الليزر جزئيامرآة شفافة، وهي مقسمة إلى قسمين. وبعد اصطدامها بالعدسات والوسط الممتص والمرآة العاكسة، تتداخل الأشعة مع بعضها البعض. يتم حظر شعاع الضوء بأكمله في هذا الموقف. لا يستطيع "الهروب" ويمتصه الوسيط الخفي.
ما هو الحد الأدنى؟
يزعم الباحثون أن هذه التقنية مثالية لدرجة أن التغييرات المتكررة في درجة الحرارة أو ضغط الهواء لا تؤثر عليها.
يشار إلى أن الجهاز يعمل فقط بتردد واحد للضوء الوارد. بينما يعمل العلماء على التوسع في تصميم نطاق عريض أكثر.
</ p>قراءة المزيد:
تنمو بقعة شمسية بحجم الأرض 10 مرات في يومين: فهي موجهة إلينا
هذا هو "التوأم" للأرض في الماضي: تم العثور على كوكب-محيط فريد ليس بعيدًا عنا
كان أينشتاين محقًا مرة أخرى: بعد نصف قرن ، أثبت الفيزيائيون استقرار الثقوب السوداء
صورة الغلاف