Tədqiqatçılar güzgülər və linzalardan istifadə edərək nazik təbəqənin ətrafında “işıq tələsi” qurdular ki, burada işıq şüası bir dairədə yönləndirilir və sonra öz üzərinə qoyulur – məhz elə bir şəkildə ki, işıq şüası özünü bloklayır və bir daha tərk edə bilməz. sistemi.
Bir işıq şüasının özünün qaçmasına mane olduğu "işıq tələsi" hazırlanmışdır. Bu, işığın mükəmməl şəkildə udulmasına imkan verir.
İşığı səmərəli istifadə etmək istəyirsinizsə, onu mümkün qədər tamamilə udmalısınız. Bu hər ikisində doğrudur fotosintez və fotovoltaik sistemdə. Lakin, udulma, adətən işığın böyük bir hissəsinin keçməsinə imkan verən nazik bir material təbəqəsində baş verərsə, bu çətindir.
İndi, bir işıq şüasının hətta ən incə təbəqələrdə belə tamamilə udulmasına imkan verən təəccüblü bir hiylə tapdıq. Güzgülərdən və linzalardan istifadə edərək nazik təbəqənin ətrafında “işıq tələsi” qurdular ki, orada işıq şüası bir dairədə yönləndirilir və sonra öz üzərinə qoyulur – məhz elə bir şəkildə ki, işıq şüası öz-özünə blokadadır və daha çox tərk edə bilməz. sistemi. Beləliklə, işığın nazik təbəqə tərəfindən udulmaqdan başqa çarəsi yoxdur - başqa çıxış yolu yoxdur.
TU Wien və Yerusəlim İvrit Universitetinin tədqiqat qruplarından olan bu udma-gücləndirmə metodu bu gün (25 avqust 2022-ci il) elmi jurnalda təqdim olunacaq. Elm. Bu, iki komanda arasında səmərəli əməkdaşlığın nəticəsidir. Bu yanaşma Qüds İvrit Universitetindən professor Ori Katz tərəfindən təklif edilmiş və TU Wien-dən professor Stefan Rotter ilə konseptuallaşdırılmışdır. Təcrübə Qüdsdəki laboratoriya qrupu tərəfindən aparıldı və nəzəri hesablamalar Vyanadakı komandadan gəldi.
Qismən şəffaf güzgüdən, nazik, zəif absorberdən, iki yaxınlaşan linzadan və tam əks etdirən güzgüdən ibarət “işıq tələsi” qurğusu göstərilir. Normalda, düşən işıq şüasının çox hissəsi əks olunur. Bununla belə, dəqiq hesablanmış müdaxilə təsirlərinə görə, gələn işıq şüası güzgülər arasında əks olunan işıq şüasına müdaxilə edir, beləliklə əks olunan işıq şüası son nəticədə tamamilə sönmüş olur. İşığın enerjisi tamamilə nazik və zəif absorber tərəfindən sorulur. Kredit: TU Wien
İncə təbəqələr işığa şəffafdır
TU Wien-dəki Nəzəri Fizika İnstitutundan professor Stefan Rotter deyir: “İşığı udmaq bərk bir cismə dəydikdə asan olur”. “Qalın qara yun jumper işığı asanlıqla qəbul edə bilər. Ancaq bir çox texniki tətbiqlərdə yalnız nazik bir material təbəqəsi mövcuddur və işığın məhz bu təbəqədə udulmasını istəyirsiniz."
Artıq materialların udulmasını yaxşılaşdırmaq üçün cəhdlər edilmişdir. Məsələn, material iki güzgü arasında yerləşdirilə bilər. İşıq iki güzgü arasında irəli və geri əks olunur, hər dəfə materialdan keçir və beləliklə udulma şansı daha yüksək olur. Bununla belə, bunun üçün güzgülər mükəmməl olmamalıdır - onlardan biri qismən şəffaf olmalıdır, əks halda, işıq iki güzgü arasındakı sahəyə ümumiyyətlə nüfuz edə bilməz. Amma bu həm də o deməkdir ki, işıq bu qismən şəffaf güzgüyə dəyəndə işığın bir hissəsi itir.
İşıq özünü bloklayır
Bunun qarşısını almaq üçün işığın dalğa xüsusiyyətlərindən mürəkkəb bir şəkildə istifadə etmək mümkündür. Qüds İvrit Universitetindən Prof. Ori Katz deyir: “Bizim yanaşmamızda dalğa müdaxiləsi ilə bütün arxa əksləri ləğv edə bilərik”. Dissertasiyasını bu mövzuya həsr edən TU Wien-dən Helmut Hörner izah edir: “Bizim metodumuzda da işıq əvvəlcə qismən şəffaf güzgüyə düşür. Bu güzgüyə sadəcə bir lazer şüası göndərsəniz, o, iki hissəyə bölünür: Böyük hissəsi əks olunur, daha kiçik hissəsi güzgüdən keçir.
Güzgüdən keçən işıq şüasının bu hissəsi indi uducu material təbəqəsi vasitəsilə göndərilir və sonra linzalar və başqa bir güzgü ilə qismən şəffaf güzgüyə qaytarılır. “Əhəmiyyətli olan odur ki, bu yolun uzunluğu və optik elementlərin mövqeyi elə tənzimlənir ki, geri qayıdan işıq şüası (və onun güzgülər arasında çoxlu əks olunması) birbaşa birinci güzgüdə əks olunan işıq şüasını tam olaraq ləğv etsin. ", - Yerusəlimdə sistemi quran aspirantlar Yevgeni Slobodkin və Gil Weinberg deyir.
İki qismən şüa elə bir şəkildə üst-üstə düşür ki, belə demək mümkünsə, işıq özünü bloklayır. Qismən şəffaf güzgü əslində işığın böyük bir hissəsini əks etdirsə də, qismən şəffaf güzgüyə qayıtmazdan əvvəl şüanın digər hissəsi sistemdən keçərək bu əksi qeyri-mümkün edir.
Buna görə də əvvəllər qismən şəffaf olan güzgü indi gələn lazer şüası üçün tamamilə şəffaf olur. Bu, mahiyyət etibarı ilə işıq üçün birtərəfli yol yaradır: işıq şüası sistemə daxil ola bilər, lakin sonra əks olunan hissənin superpozisiyasına və sistem vasitəsilə dairəvi şəkildə idarə olunan hissəyə görə o, artıq qaça bilmir. Beləliklə, işığın udulmaqdan başqa çarəsi yoxdur - bütün lazer şüası, əks halda şüanın böyük hissəsinin keçməsinə imkan verən nazik təbəqə tərəfindən udulur.
Möhkəm bir fenomen
Stefan Rotter deyir: "Sistem tam olaraq udmaq istədiyiniz dalğa uzunluğuna uyğunlaşdırılmalıdır". “Ancaq bundan başqa heç bir məhdudlaşdırıcı tələblər yoxdur. Lazer şüasının xüsusi bir formaya malik olması lazım deyil, o, bəzi yerlərdə digərlərinə nisbətən daha sıx ola bilər – demək olar ki, mükəmməl udma həmişə əldə edilir”.
Qüdsdəki İvrit Universitetində aparılan təcrübələrdə göstərildiyi kimi, hətta havanın turbulentliyi və temperaturun dəyişməsi mexanizmə zərər verə bilməz. Bu sübut edir ki, bu, geniş tətbiqlər vəd edən güclü effektdir – məsələn, təqdim olunan mexanizm hətta Yer atmosferi vasitəsilə ötürülmə zamanı təhrif edilən işıq siqnallarını mükəmməl tutmaq üçün uyğun ola bilər. Yeni yanaşma zəif işıq mənbələrindən (uzaq ulduzlar kimi) işıq dalğalarını detektora optimal şəkildə çatdırmaq üçün də böyük praktik istifadə ola bilər.
İstinad: “İxtiyari dalğa cəbhələri üçün kütləvi şəkildə degenerasiya olunmuş koherent mükəmməl absorber” 25 avqust 2022-ci il, Elm.
DOI: 10.1126/science.abq8103
