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Optik: Licht lässt winzige Glasscheiben vibrieren

Amerikanische Physiker haben eine Apparatur entworfen, mittels derer sie kleine Glasscheiben mit Licht zum Schwingen bringen können. Kerry Vahala und seine Kollegen vom California Institute of Technology wollen das Phänomen nun besser verstehen und so den Weg zu neuen optischen Technologien ebnen.

Oszillation durch Lichtdruck | Ab einer gewissen Frequenz – und damit ab einer bestimmten Energie – vermag das in die Scheibe hinein "tropfende" Licht den Diskus zum Schwingen zu bringen.
Die Physiker spannten eine Licht leitende Glasfaser entlang einer speziell geformten, nur einige Zehntel Mikrometer messenden Glasscheibe. An der Kontaktstelle traten Photonen auf die eingedellte Scheibe über und begannen entlang deren Innenkante zu zirkulieren. Gingen immer mehr Photonen auf den Glastorus über und kreisten sie dann lange genug, fingen die Scheibchen schließlich an zu vibrieren. Das Verhalten zeigte sich erst ab einer gewissen Frequenz des Lichts.

Entscheidend für die sich aufschaukelnde Wirkung des Lichts ist die Form der Glasscheibe, die einen so genannten optischen Mikroresonator darstellt. Je besser dessen Resonanz, desto länger halten sich Lichtwellen auf der Scheibe, bevor sie diese verlassen oder absorbiert werden. Das Versuchsystem ermöglicht nach Aussage der Wissenschaftler, außer Grundlagenforschungen über Mikrowellen, Techniken zu entwickeln, um einmal Nanomaschinen optisch steuern zu können.

Dem beobachteten Phänomen liegt der so genannte Lichtdruck zu Grunde: Photonen übertragen beim Auftreffen auf ein Material einen zwar sehr kleinen, jedoch messbaren mechanischen Impuls. Experimentell bestätigt wurde dies erstmals anfangs des 20. Jahrhunderts anhand von Balkenwaagen, an deren Enden man Spiegel befestigte und diese dannn mit scharf fokussierten Lichtstrahlen beschoss.

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