Ein Forscherteam der Hebräischen Universität Jerusalem und der Technischen Universität Wien (TU
Wie absorbiert man Lichtenergie?
Dies ist nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler herausgefunden haben, wieLichtenergie aufnehmen. Aber die neue, von Wissenschaftlern entwickelte „Lichtfalle“-Methode ist die einzige, die selbst in sehr dünnen und schwachen Medien Lichtenergie absorbieren kann.
In einem neuen Experiment zeigten Wissenschaftlerwie Sie diesen Prozess sehr effektiv umsetzen können. Wissenschaftler haben beispielsweise nachgewiesen, dass Laserlicht jeglicher Form selbst von einem sehr „schwachen“ Medium vollständig absorbiert werden kann. Zum Beispiel ein dünner Film oder ein leicht verunreinigtes Stück Glas, erklären Wissenschaftler im Interview mit Interesting Engineering.
Installation einer Lichtfalle.
Foto: Omri Chaim
Jetzt bauen Forscher vorsichtigein konstruierter Hohlraum um ein absorbierendes Medium herum, der kein Licht durchlässt. Es tritt in den Hohlraum ein, wo es ein solches Medium mehrmals passiert, bis es vollständig absorbiert ist und nichts davon übrig bleibt.
Warum braucht man eine Lichtfalle?
Das Einfangen von Lichtenergie ist sehr wichtig, aberschwierig. Und es effektiv zu lagern ist noch schwieriger. Deshalb versuchen Wissenschaftler, es in andere Energieformen umzuwandeln. „Von der Aufnahme durch Pflanzen bis zum Nachweis von Licht in einer Handykamera muss die von Lichtwellen oder Photonen transportierte Energie in andere Formen umgewandelt werden, um nutzbar zu sein“, erklären die Wissenschaftler.
Zum Beispiel das Licht, das der Benutzer siehtSmartphone-Display, wird zunächst als chemische Energie in einer Batterie gespeichert. Die Leiterplatte im Inneren des Telefons ermöglicht die Umwandlung in elektrische Energie und wird schließlich zum Licht, das den Bildschirm zum Leuchten bringt.
Direkte Absorption von Licht kann erheblich seinverbessern sowohl das Design als auch die Technologie der Geräte, die Menschen täglich verwenden. Forscher glauben, dass Lichteinfang vielen wichtigen Prozessen in Wissenschaft, Technologie und Natur zugrunde liegt. Das Potenzial dieses Prozesses wird sich als nützlich erweisen, um die Leistung von spektralselektiven Detektoren (sie absorbieren Lichtstrahlen unterschiedlicher Frequenzen) und Geräten der Zukunft zu verbessern, die mit Licht betrieben werden.
Wie funktioniert die „ideale Lichtfalle“?
Forscher haben einen Hohlraum entwickelt, in demViele Spiegel und Linsen umgeben ein dünnes lichtabsorbierendes Medium. Sie ordneten die Spiegel und Linsen so an (wie in der Abbildung unten gezeigt), dass ein Lichtstrahl, wenn er in den Hohlraum eintritt, beginnt, sich kreisförmig zu bewegen. Am Ende bleibt dem Lichtstrahl nichts anderes übrig, als von dem dünnen Medium absorbiert zu werden.
Diagramm, das den Weg eines Lichtstrahls in einer Falle zeigt.
Quelle: Technische Universität Wien
Neben dem absorbierenden Medium ist es ein LichtfängerDas Gerät ist mit einem teildurchlässigen Spiegel, einem reflektierenden Spiegel und zwei konvexen Linsen ausgestattet. Der erste Spiegel bleibt teilweise transparent, damit Licht in den Hohlraum eindringen kann, sagten die Forscher. Es kann aber auch gehen
Um dies zu verhindern, verwendeten WissenschaftlerWelleninterferenz. Denken wir daran, dass es sich dabei um eine gegenseitige Zunahme oder Abnahme der resultierenden Amplitude zweier oder mehrerer kohärenter Wellen handelt, wenn sie einander überlagert werden. Es wird von abwechselnden Intensitätsmaxima und -minima im Raum begleitet. Das Ergebnis einer Interferenz hängt von der Phasendifferenz zwischen den überlagerten Wellen ab.
Dadurch fällt der Laserstrahl teilweise abtransparenter Spiegel, er ist in zwei Teile geteilt. Nach dem Auftreffen auf die Linsen, das absorbierende Medium und den reflektierenden Spiegel überlagern sich die Strahlen. In dieser Position ist der gesamte Lichtstrahl blockiert. Er kann nicht „entkommen“ und wird vom subtilen Medium absorbiert.
Was ist das Endergebnis?
Die Technik sei so perfekt, behaupten die Forscher, dass ihr auch häufige Temperatur- oder Luftdruckänderungen nichts ausmachen.
Es ist bemerkenswert, dass das Gerät nur mit einer Frequenz des einfallenden Lichts arbeitet. Während Wissenschaftler an der Erweiterung auf ein Breitbanddesign arbeiten.
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