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Optik

Undurchsichtige Materialien mit Licht durchleuchtet

Theoretische Physiker hatten bereits in den 1980er Jahren vorhergesagt, dass sichtbares Licht auf bestimmten Kanälen durch ungeordnete und eigentlich undurchsichtige Materialien dringen kann. Ivo Vellekoop und Allard Mosk von der niederländischen Universität Twente in Enschede verifizierten dies nun erstmals im Experiment.

Ebene Wellenfronten
Ebene Wellenfronten | Ein Laser erzeugt Lichtwellen mit flachen Wellenfronten, die auf eine undurchsichtige Schicht aus weißer Farbe fallen. Der Großteil des Lichtes wird reflektiert, während das eindringende Licht ein dunkles, diffuses Specklemuster auf der anderen Seite bildet.
In Schnee, Wolken oder Milch streuen unzählige Partikel das auf sie einfallende Licht in alle Richtungen. Ab einer bestimmten Dicke blocken die Materialien die Strahlung vollständig und werden damit undurchsichtig. Die beiden Wissenschaftler machten sich nun zu Nutze, dass ein Teil des scheinbar zufälligen Streuprozesses rückgängig gemacht werden kann. Dazu fokussierten sie einen Laserstrahl auf einer mehrere Mikrometer dicke, undurchsichtige Schicht aus granuliertem Zinkoxid und kontrollierten mit Hilfe einer Digitalkamera, wie viel Licht auf der anderen Seite herauskam. Dabei veränderten sie die relativen Phasen einzelner Segmente im Laserstrahl so gegeneinander, dass sie in den stark streuenden Medien konstruktiv interferierten.

Geformte Wellenfronten
Geformte Wellenfronten | Die Wellenfronten werden von den Forschern so lange geformt, bis sie der Schicht genau angepasst sind. Das durchgelassene Licht bildet jetzt einen hellen Brennpunkt, zudem ist das Specklemuster heller geworden.
Auf diese Weise konnten Vellekoop und Mosk im Vergleich zu einem nicht modifizierten Strahl bis zu 44 Prozent mehr Licht durch das Material hindurch leiten. Zudem berechneten sie, dass in einer perfekt umgesetzten Version ihres Experiments – also mit einer perfekt geformten Wellenfront – das undurchsichtige Material sogar bis zu zwei Drittel des einfallenden Lichts hindurchlassen würde. Zwar sollte mit zunehmender Dicke die Zahl der für das Licht offenen Kanäle abnehmen, doch da theoretisch immer welche vorhanden sein müssen, ist das Ergebnis sogar unabhängig von den Ausmaßen des Mediums.

Ihre Technik kann möglicherweise angewendet werden, um lackierte Oberflächen abzubilden. Auch ließe sich der Empfang von Mobiltelefonen verbessern, und Navigationsgeräte könnten damit durch dichte Wolken oder Nebel blicken. (mp)
14.08.2008

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 14.08.2008

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