Er hægt að fanga ljóseind milli tveggja spegla?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Er hægt að fanga ljóseind milli tveggja spegla?
Stutta svarið er já, það er hægt að fanga ljóseind milli tveggja spegla og það er oft gert, eins og fjallað verður um nánar hér að neðan.

Ef fanga á ljóseind milli tveggja spegla þarf ljóseindin á einhvern hátt að komast inn á milli speglanna. Hún gæti komið utan frá, ef að minnsta kosti annar speglanna hefur minna en 100% speglun. Einnig gæti ljóseindin orðið til á milli speglanna, til dæmis ef við settum ljósgjafa inn á milli þeirra. Tveir speglar með bili á milli mynda svokallað geislahol. Ef speglarnir eru nákvæmlega flatir og samsíða þá má fanga ljóseind sem ferðast nákvæmlega hornrétt á þá. Þessi skilyrði er þó erfitt að uppfylla. Betra er að nota holspegla sem geta fangað ljós þó það ferðist ekki nákvæmlega samsíða ásnum á milli speglanna.

Allir málmspeglar hafa eitthvað ísog, þannig að þeir spegla ekki til baka öllu ljósinu sem lendir á þeim. Ef við veljum að líta á ljós sem straum ljóseinda þá má segja að ákveðnar líkur séu á því við hverja speglun að spegillinn gleypi ljóseindina. Ljóseindin hefur því takmarkaðan líftíma í geislaholinu. Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði 2012 voru meðal annars veitt fyrir tilraunir sem byggðu á geislaholi þar sem ljóstap var minnkað með því að nota ofurleiðandi spegla við hitastig nálægt alkuli (0,8 K = -272,4°C). Við þessi skilyrði gátu ljóseindir speglast um 1.000.000.000 sinnum milli speglanna, sem þýðir að þær gátu lifað í 0,13 sekúndur að meðaltali. Ef þær hefðu ekki verið fangaðar milli speglanna hefðu þær á sama tíma náð að ferðast vegalengd sem svarar einni hringferð kringum jörðina.

Geislahol eru þó notuð í ýmsum öðrum tilgangi en að framkvæma svo sérstakar tilraunir. Leysitæknin byggir til dæmis á því að ljóseindir séu fangaðar milli tveggja spegla nægilega lengi til að geta fengið fram ljósmögnun. Annar spegillinn er þá gerður þannig að hann hleypir hluta ljóssins í gegnum sig, þannig að leysigeislinn sleppi út. Geislahol má einnig nota sem síur fyrir ljós, en geislahol má hanna þannig að það hleypi í gegnum sig ljósi af ákveðinni bylgjulengd. Þetta er til dæmis notað til að aðgreina ljósmerki sem ferðast um ljósleiðaranetið. Geislahol eru einnig notuð sem nákvæm mælitæki, til dæmis fyrir litrófsgreiningu, fjarlægðarmælingar og mælingar á brotstuðli efna.

Mynd:

• Optical cavity - Wikipedia, the free encyclopedia. (Sótt 11.6.2013).

---

Þess má til gamans geta að vísindamenn við HÍ tóku nýverið þátt í rannsókn sem fól í sér að ljóseindir voru fangaðar á milli tveggja spegla. Enn fremur var grein um rannsóknina birt í tímaritinu Nature.

...