Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Den bølgende naturen av lys i super-slow motion

Anonim

Fysikere ved Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) og Friedrich Schiller Universitet Jena (FSU) har oppnådd et kvantesprang i lysforskning. De har klart å fange oppførselen til ekstremt korte laserpulser under fokusering ved hjelp av svært høy romlig og tidsmessig oppløsning. Resultatene er av fundamental betydning for å forstå samspillet mellom lys og materie og vil gjøre det mulig å kontrollere elektronbevegelser og kjemiske reaksjoner i en grad som ikke tidligere var mulig. Disse innsiktene i grunnleggende fysikk vil spesielt gi ytterligere forskning i nye strålekilder og innen lysbølgeelektronikk. Forskerne publiserte nylig sine funn i den ledende spesialistboken ' Nature Physics '. *

annonse


Ultrashort lyspulser med et så bredt optisk spektrumsområde som bjelkene fremstår hvite, er i vanlig bruk i dag. Blant annet er de vant til å undersøke øyets retina mens de i fysikken er ansatt for å kontrollere prosesser på atomnivå og analysere dem i slowmotion. I nesten alle disse programmene må de hvite laserimpulser fokuseres. Som det er den spesifikke formen for lysbølgen som bestemmer hvordan elektroner vil forflytte seg i det, er det viktig å vite hva den fokuserte laserstrålen egentlig ser ut som i detalj.

For å bedre forstå hvorfor, tenk på et skip i stormfulle hav. Rorsmannen skal ikke bare vite hvor høy og hvor lenge bølgene er, men må også holde øye med innkommende bølger for å vite når de kommer til å slå skipet for å finne en trygg vei opp til bølgenes topp den ene siden og den andre. På samme måte er det viktig for forskere å vite hvordan og hvor maksimalt en lysbølge skal slå elektroner i et eksperiment eller en applikasjon for å få en målrettet innflytelse på dem. Forandringene til og forplantningen av lysbølger i et elektrisk felt finner sted på en tidsskala på noen hundre attosekunder - med andre ord innen en milliarddel av en milliarddel av et sekund. Inntil nylig var det ikke mulig å måle den nøyaktige fordeling av bølgetrogene og toppene ved fokus på en laserstråle på denne tidsskalaen.

Forskerne i Erlangen og Jena har nå oppnådd dette ved å fokusere laserpulser på en nanometerskarp metallspiss, noe som gjør at spissen sender ut elektroner. Disse elektronene fungerer som en slags sensor som gjør det mulig for forskerne å tolke den eksakte formen av lysbølgen.

Ser på lett reise

For nesten 130 år siden observere og beskrev den franske fysikeren Louis Georges Gouy (1854-1926) en faseskift som skjedde under fokusering av monokromatisk lys når interferens ble introdusert. Denne effekten ble kalt 'Gouy-fasen' etter dens oppdager, og i lang tid ble det antatt at effekten ville være den samme når det gjelder hvite laserspektra, som består av mange lysfarger. Resultatene i fellesprosjektet har lagt til vår forståelse av effekten, slik at selv når det gjelder korte lyspulser - og å være med metaforen for øyeblikket - vil ingen kaptein bli overrasket av uventede bølger i framtid.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Universitetet i Erlangen-Nürnberg . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Dominik Hoff, Michael Krüger, Lothar Maisenbacher, AM Sayler, Gerhard G. Paulus, Peter Hommelhoff. Spore fasen av fokuserte bredbånds laserpulser . Naturfysikk, 2017; DOI: 10, 1038 / nphys4185