Lichtmessung mit kleinen Löchern
Zum ersten Mal konnte ein Team niederländischer, deutscher und südkoreanischer Wissenschaftler zeigen, wie sich Licht mithilfe von Terahertz-Strahlung (THz) durch jedes Loch zwängen kann, unabhängig von dessen Größe. Von ihren Erkenntnisse, die jüngst in dem Magazin Optics Express veröffentlicht wurden, erwartet man, dass sie zur Entwicklung der Terahertz-Mikroskopie und Terahertz-Mikrospektroskopie beitragen werden. Lange Zeit waren Physiker von der Komplexität, mit der Licht sich durch ein Loch zwängen kann, das kleiner ist als die Wellenlänge des Lichts selber, verblüfft. "Dieser Prozess wurde noch nie korrekt abgebildet, hauptsächlich, weil es an der Technologie dafür fehlte", erklärte Co-Autor Professor Paul Planken von der Technischen Universität Delft in den Niederlanden. Mithilfe der sogenannten "THz-Strahlung", einem Licht aus dem hohen Infrarotbereich von rund 1.000 Hz, konnten die Forscher zeigen, dass Messungen nahe eines Lochs möglich sind, wenn genug Licht hindurchfallen kann, selbst wenn es bis zu 50-mal kleiner als die genutzte Wellenlänge ist. THz-Strahlung misst die Stärke des elektrischen Felds des durchdringenden Lichts nahe des Lochs und nicht wie üblicherweise die Intensität des durchdringenden Lichts. Die Werte dieses elektrischen Feldes können den Forschern mehr Informationen darüber liefern, wie sich Licht in solchen Situationen verhält, als die Werte der Lichtintensität. Die Stärke des elektrischen Feldes wird gemessen, indem der Lichtbrechungsindex eines Kristalls nahe des Lochs mithilfe eines Laserstrahls berechnet wird. Wenn der Kristall sich in einem variablen elektrischen Feld befindet, treten leichte Veränderungen im Lichtbrechungsindex auf. Durch Messung der Unterschiede im Lichtbrechungsindex können Forscher Schätzungen über die Stärke des elektrischen Feldes des Lichts nahe des Lochs vornehmen. Diese Erkenntnisse könnten den Erwartungen nach langfristig zu Verbesserungen der Terahertz-Mikroskopie, einer potenziell interessanten Bildgebungstechnik, und der Terahertz-Mikrospektroskopie, einer Technik zur Bestimmung winziger Mengen von Substanzen mithilfe von Licht, führen. Die jüngsten Forschungen bestätigen das "Bouwkamp-Modell", das nach einem niederländischen Forscher benannt wurde, der vor ungefähr 58 Jahren für das niederländische Elektronikunternehmen Philips arbeitete. Bouwkamp sagte nicht nur voraus, dass die Stärke des elektrischen Feldes an der Kante der Löcher am größten ist, sondern auch, dass die Feldstärke abnimmt, wenn die Frequenz des eingesetzten THz-Lichts ebenfalls fällt.
Länder
Deutschland, Niederlande