פיזיקאים יצרו מלכודת אור אידיאלית. בואו נדבר על איך זה עובד

צוות חוקרים מהאוניברסיטה העברית בירושלים ומהאוניברסיטה הטכנולוגית של וינה (TU

Wien) שהיא פיתחה מתקן אידיאלי ללכידת אור.

איך לספוג אנרגיית אור?

זו לא הפעם הראשונה שמדענים מבינים איךלספוג אנרגיית אור. אבל שיטת "מלכודת האור" החדשה שמדענים פיתחו היא היחידה שיכולה לספוג אנרגיית אור גם במדיה דקה וחלשה מאוד.

בניסוי חדש, הראו מדעניםכיצד ליישם תהליך זה ביעילות רבה. לדוגמה, מדענים הוכיחו שאור לייזר מכל צורה יכול להיספג לחלוטין אפילו על ידי מדיום "חלש" מאוד. לדוגמה, סרט דק או חתיכת זכוכית מזוהמת מעט, מסבירים מדענים בראיון ל-Interesting Engineering.

התקנת מלכודת אור.
צילום: עומרי חיים

כעת החוקרים בונים בזהירותחלל מהונדס סביב תווך סופג שאינו מאפשר לאור לעבור דרכו. הוא נכנס לחלל, שם הוא עובר בתווך כזה מספר פעמים עד שהוא נספג לחלוטין ולא נשאר ממנו דבר.

למה צריך מלכודת אור?

לכידת אנרגיית האור חשובה מאוד, אבלקָשֶׁה. ואחסון זה ביעילות הוא אפילו יותר קשה. זו הסיבה שמדענים מנסים להמיר אותו לצורות אחרות של אנרגיה. "מספיגה על ידי צמחים ועד לזיהוי אור במצלמת טלפון סלולרי, האנרגיה הנישאת על ידי גלי אור או פוטונים צריכה להיות מומרת לצורות אחרות כדי להיות שמישות", מסבירים המדענים.

לדוגמה, האור שהמשתמש רואהתצוגת סמארטפון, מאוחסנת לראשונה כאנרגיה כימית בסוללה. המעגל שבתוך הטלפון מאפשר להמיר אותו לאנרגיה חשמלית, ולבסוף הוא הופך לאור שגורם למסך להאיר.

קליטה ישירה של אור יכולה באופן משמעותילשפר הן את העיצוב והן את הטכנולוגיה של המכשירים שאנשים משתמשים בהם על בסיס יומי. חוקרים מאמינים כי לכידת אור עומדת בבסיס תהליכים חשובים רבים במדע, בטכנולוגיה ובטבע. הפוטנציאל של תהליך זה יועיל לשיפור הביצועים של גלאים סלקטיביים ספקטרליים (הם קולטים קרני אור בתדרים שונים) ומכשירי העתיד המופעלים על ידי אור.

כיצד פועלת "מלכודת האור האידיאלית"?

חוקרים פיתחו חלל שבומראות ועדשות רבות מקיפות מדיום דק סופג אור. הם סידרו את המראות והעדשות בצורה כזו (כפי שמוצג באיור למטה) שכאשר קרן אור נכנסת לחלל, היא מתחילה לנוע במעגל. בסופו של דבר לא נותרת לאלומת האור ברירה אלא להיספג במדיום הדק.

תרשים המראה את נתיב קרן אור במלכודת.
קרדיט: האוניברסיטה הטכנית של וינה

בנוסף לתווך הסופג, הוא לוכד אורהמכשיר מצויד במראה שקופה חלקית, מראה רפלקטיבית ושתי עדשות קמורות. המראה הראשונה נשארת שקופה חלקית כדי לאפשר לאור להיכנס לחלל, אמרו החוקרים. עם זאת, זה גם יכול ללכת

כדי למנוע זאת, השתמשו מדעניםהפרעות גל. הבה נזכור שזו עלייה או ירידה הדדית במשרעת הנובעת של שני גלים קוהרנטיים או יותר כאשר הם מונחים זה על זה. הוא מלווה במקסימום עוצמה ומינימה מתחלפים במרחב. תוצאת ההפרעה תלויה בהפרש הפאזות בין הגלים המשולבים.

כתוצאה מכך, כאשר קרן הלייזר נופלת בחלקהמראה שקופה, היא מחולקת לשני חלקים. לאחר הפגיעה בעדשות, בתווך הסופג ובמראה המשתקפת, הקרניים חופפות זו לזו. כל אלומת האור חסומה במצב זה. הוא לא יכול "לברוח" והוא נספג במדיום העדין.

מה השורה התחתונה?

החוקרים טוענים שהטכניקה כל כך מושלמת שאפילו שינויים תכופים בטמפרטורה או בלחץ האוויר אינם משפיעים עליה.

ראוי לציין כי המכשיר פועל על תדר אחד בלבד של אור נכנס. בעוד מדענים עובדים על התרחבות לעיצוב פס רחב יותר.

</ p>

קרא עוד:

כתם שמש בגודל כדור הארץ גדל פי 10 ביומיים: הוא מכוון אלינו

זהו ה"תאום" של כדור הארץ בעבר: כוכב לכת-אוקיינוס ​​ייחודי נמצא לא רחוק מאיתנו

איינשטיין צדק שוב: אחרי חצי מאה, הפיזיקאים הוכיחו את יציבותם של חורים שחורים

תמונת רקע