• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy odkryli nowe zastosowanie starego, dobrego lejka - skupianie światła!

    20.10.2011. 17:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Wszyscy wiemy, jak przydatny może być lejek przy przelewaniu płynu do np. butelki, a teraz międzynarodowy zespół naukowców wykazał, że ten sam lejek jest również pomocny w efektywnym skupianiu światła.

    Aczkolwiek lejków używanych przez naukowców nie znajdziecie w kuchni, ponieważ aby skupiać światło muszą być około 10.000 razy mniejsze od tych dobrze nam znanych.

    W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Photonics naukowcy z Korei Południowej, Niemiec, i USA wyjaśniają, że udało im się skupić energię impulsów podczerwieni za pomocą nanolejka i wykorzystać tak skupioną energię do wygenerowania błysków skrajnego nadfioletu (EUV). Błyski, powtarzające się z częstotliwością 75 mln razy na sekundę, trwały zaledwie kilka femtosekund (jednostka czasu odpowiadająca jednej biliardowej sekundy).

    Światło podlega konwersji, a długości fal składające się na światło mogą zmieniać się poprzez interakcje z materią, w których zarówno typ, jak i kształt materiału ma znaczenie dla konwersji częstotliwości. Zespołowi udało się zmodyfikować fale światła za pomocą nanolejka wykonanego ze srebra. Naukowcy przeprowadzili konwersję femtosekundowych impulsów laserowych w zakresie widmowym podczerwieni w femtosekundowe błyski światła w EUV.

    Ultraktrótkie, pulsujące światło EUV jest wykorzystywane w fizyce laserowej do badania wnętrza atomów i molekuł, dlatego taka wiedza technologiczna umożliwi niedługo naukowcom pomiary ruchu elektronów w bardzo wysokiej rozdzielczości przestrzennej i czasowej.

    Sercem eksperymentu był mały, mierzący zaledwie kilka mikrometrów i nieznacznie eliptyczny lejek, wykonany ze srebra i wypełniony gazem ksenonowym (Xe). Impulsy podczerwieni były wysyłane do wlotu lejka, skąd kierowały się do niewielkiego wylotu. Siły elektromagnetyczne światła powodują wahania gęstości elektronów wewnątrz lejka. Tutaj niewielki fragment metalowej powierzchni zostaje naładowany dodatnio, tam - ujemnie i tak na przemian, tworząc nowe pola elektromagnetyczne wewnątrz lejka, nazywane powierzchniowymi plazmonami polarytonami. Powierzchniowe plazmony polarytony przemieszczają się do wylotu lejka, gdzie jego stożkowy kształt doprowadza do skupienia ich pól.

    Jeden z autorów raportu z badań, profesor Mark Stockman z Uniwersytetu Stanowego Georgia w USA powiedział: "Pole wewnątrz lejka może stać się kilkaset razy silniejsze od pola padającego światła podczerwonego. To silniejsze pole prowadzi do wytworzenia światła EUV w gazie Xe."

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Rozpraszanie światła (fal elektromagnetycznych), zjawisko oddziaływania światła z materią, w wyniku którego następuje zmiana kierunku rozchodzenia się światła, z wyjątkiem zjawisk opisanych przez odbicie i załamanie światła. Wywołuje złudzenie świecenia ośrodka. Tętnienie światła - regularna, okresowa zmienność w czasie wielkości fotometrycznych wywołana naturalną, niezakłóceniową zmiennością napięcia przemiennego zasilającego źródło światła. Częstotliwość tętnienia światła jest dwa razy większa od częstotliwości sieciowej (dla Polski 100 Hz). Przyczyną tętnienia światła jest niewystarczająca bezwładność procesu wytwarzania światła w lampie. Lampa bezelektrodowa - jest to lampa, w której środowisko wyładowcze jest pobudzane do emisji promieniowania przez działanie pola elektromagnetycznego o częstotliwości radiowej lub mikrofalowej, wytwarzanego przez wzbudnik w postaci cewki lub magnetronu. Zjawisko takie jest nazywane światłem indukcyjnym. Lampy indukcyjne nie posiadają elektrod wewnątrz naczynia wyładowczego, dzięki czemu uzyskują znacznie wyższą trwałość od lamp o standardowej konstrukcji. Stosuje się je więc w miejscach gdzie wymiana źródła światła jest utrudniona. Bezelektrodowe lampy indukcyjne, podobnie jak fluorescencyjne źródła światła, w większości generują promieniowanie UV w środowisku wyładowczym składającym się z gazów szlachetnych i par np. rtęci. Jest ono następnie transformowane na obszar widzialny widma za pomocą luminoforu naniesionego na bańkę zewnętrzną. Zasada ich pracy jest więc podobna do świetlówek. Różni się zasadniczo jedynie w sposobie pobudzania środowiska wyładowczego.

    Źródła światła - przedmioty emitujące światło. Przedmioty, które widzimy, mogą same wysyłać światło lub odbijać światło padające na nie. Te, które same emitują światło nazywamy źródłami światła. Dla ludzi najważniejszym źródłem światła jest Słońce, bez którego nie istniałoby życie na Ziemi. Źródła światła dzielimy na naturalne oraz sztuczne. Mod jest charakterystycznym rozkładem pola elektromagnetycznego odpowiadającym danemu kątowi rozchodzenia się fal w falowodzie. Dla światłowodu mówi się o modach światłowodowych. Mody można interpretować jako efekt wzajemnej interferencji płaskich fal elektromagnetycznych odbijających się wielokrotnie od granicy ośrodków tworzących falowód. Matematyczną postać rozkładów pola odpowiadających poszczególnym modom można uzyskać rozwiązując równania Maxwella, lub wynikające z nich równanie falowe, z odpowiednimi warunkami brzegowymi narzuconymi na pole elektryczne i magnetyczne na granicy ośrodków. W światłowodzie takie równanie falowe ma nieskończoną ilość rozwiązań, lecz tylko niektóre z nich odpowiadają propagacji fal wzdłuż światłowodu, bez szybkiego zaniku fali wraz z przebytą drogą. Rozwiązania te nazywane są modami. Każdy z modów ma specyficzne właściwości, takie, jak prędkość propagacji, częstotliwość i długość fali, poprzeczne rozkłady pola elektromagnetycznego w ośrodku. Ponadto, w falowodzie płaskim, każdy z modów odpowiada określonemu kątowi (względem osi światłowodu) rozchodzenia się drgań elektromagnetycznych. O tym ile modów przenosi dany światłowód decyduje jego kształt, średnica rdzenia światłowodu, apertura numeryczna i długość fali propagującej się w tym światłowodzie. Ich rozkład zależy od geometrii elementu prowadzącego promieniowanie, własności optycznych materiału rdzenia i płaszcza oraz od długości rozważanej fali. W zakresie danego modu zachowane są stałość poprzecznego rozkładu pola elektromagnetycznego i jego polaryzacji wzdłuż osi falowodu.

    Zmienna prędkość światła (VSL – variable speed of light), to koncepcja, zgodnie z którą prędkość światła w próżni oznaczana jako c, może nie być stała. W większości przypadków w fizyce materii skondensowanej, kiedy światło przechodzi przez ośrodek, jego prędkość fazowa jest mniejsza. Wirtualne fotony w pewnych rozważaniach w ramach kwantowej teorii pola mogą także podróżować z inną prędkością niż c na krótkich dystansach; jednak, nie wynika z tego, że cokolwiek może poruszać się szybciej od światła. Matryca (przetwornik) to układ wielu elementów światłoczułych przetwarzających padający przez obiektyw obraz na sygnał elektryczny, stosowany w aparatach cyfrowych. Jest to płytka krzemowa, zawierająca elementy światłoczułe (w każdym elemencie światłoczułym znajduje się fotodioda odpowiedzialna za mierzenie natężenia światła), pokryte filtrem CFA (ang. Color Filter Array) w celu rejestracji kolorów. Ponadto matryca światłoczuła pokrywana jest specjalnym zestawem filtrów odcinających fale światła podczerwonego.

    Dyspersja chromatyczna – w technice i telekomunikacji światłowodowej jest to zależność współczynnika załamania światła włókna światłowodowego od długości fali (częstotliwości), co oznacza zależność prędkości propagacji sygnału w światłowodzie od długości fali. Sączenie – rodzaj filtracji z użyciem lejka z papierowym sączkiem lub lejka Buchnera. Przeprowadza się ją zwykle na małą skalę w laboratorium. Czasami do sączenia niewielkich ilości substancji stosuje się też specjalne filtry tworzywowe nakładane bezpośrednio na strzykawkę laboratoryjną.

    Lejek (łac. infundibulum) – anatomiczna część międzymózgowia, proksymalnie będąca przedłużeniem guza popielatego, natomiast dystalnie przechodząca w tylny płat przysadki. Światło lejka łączy się z komorą trzecią – jest to tzw. zachyłek lejka. W lejku przebiegają aksony komórek nerwowych zlokalizowanych w jądrach nadwzrokowym i przykomorowym podwzgórza, które transportują i magazynują hormony wytwarzane w tych jądrach: wazopresynę i oksytocynę.

    Światłowodowa siatka Bragga (światłowodowy filtr Bragga lub filtr Bragga) to segment światłowodu o długości 1-10 mm, który odbija (zawraca) światło o określonej długości fali. Światło o innych długościach fali jest całkowicie przepuszczane. Takie selektywne odbicie zachodzi dzięki wykonanej w rdzeniu światłowodu strukturze będącej okresową zmianą współczynnika załamania światła. Siatka taka może działać jako filtr optyczny, który blokuje światło o jednej długości fali, oraz jako selektywne zwierciadło..

    Papier fotograficzny – materiał światłoczuły w postaci papieru pokrytego światłoczułą warstwą zawiesiny chlorków lub bromków srebra w żelatynie. Obecnie stosowane są dwa typy podłoża: papierowe oraz polietylenowe. Przy podłożu papierowym pomiędzy żelatyną a papierem dodatkowo stosowana jest warstwa siarczanu baru (biel barytowa) zwiększająca współczynnik odbicia światła. Jedną z cech papierów fotograficznych czarno-białych jest ich kontrastowość – może ona być stała (papiery stałogradacyjne) lub zmienna (papiery zmiennogradacyjne) zależna od widma światła naświetlającego. Papiery stałogradacyjne produkowane są w różnych stopniach gradacji (od miękkich do bardzo kontrastowych). Ponadto produkuje się papiery o różnych formach powierzchni, np. błyszczące, matowe, półmatowe, jedwabiste itp.). Optyka to dział fizyki, zajmujący się badaniem natury światła, prawami opisującymi jego emisję, rozchodzenie się, oddziaływanie z materią oraz pochłanianie przez materię. Optyka wypracowała specyficzne metody pierwotnie przeznaczone do badania światła widzialnego, stosowane obecnie także do badania rozchodzenia się innych zakresów promieniowania elektromagnetycznego - podczerwieni i ultrafioletu - zwane światłem niewidzialnym.

    Dodano: 20.10.2011. 17:26  


    Najnowsze