Direkt zum Inhalt

News: Ein Spiegel für Hitzewellen

Typischerweise reflektieren Badezimmerspiegel sehr gut sichtbares Licht, absorbieren aber meist Infrarotlicht. Dieser Nachteil verhinderte die Nutzung von Spiegeln als Hitzeschilde zur Wärmeabdämmung. Die Forscher tüftelten deshalb sogenannte dielektrische Spiegel aus, die Infrarotlicht reflektieren, sofern es nahezu senkrecht einfällt. Nun ist es ihnen gelungen, einen Prototyp eines dielektrischen Spiegels zu bauen, der Licht reflektiert, das in jedem beliebigen Winkel einfallen kann.
Das Problem mit den bisher existierenden dielektrischen Spiegeln bestand darin, daß bei bestimmten Einfallswinkeln ein Teil des Lichtes nicht durch die Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten reflektiert wurde. Dieses Licht durchlief den Spiegel einfach und reduzierte dadurch dessen Reflexionsvermögen. Jonathan Dowling vom NASA-Jet Propulsion Laboratory in Pasadena sagt: "Keiner hat wirklich nach einer Lösung gesucht. Und so erwog man dielektrische Spiegel auch nicht mehr ernsthaft für technische Anwendungen."

Bis John Joannopoulos vom Massachusetts Institute of Technology und sein Team eine Idee hatten (Science vom 27. November 1998): Die Verwendung von Materialien mit stark unterschiedlichen Brechungsindizes, damit breit gestreutes Licht, also auch Strahlen mit großem Einfallswinkel, gebrochen werden kann. Es sollte möglich sein, indem man einen starken Brechungsindex für die oberste Schicht wählt, die einfallenden Strahlen so zu brechen, daß sie durch die Grenzflächen zwischen den folgenden Schichten reflektiert werden. Bevor die Wissenschaftler aber das Experiment wagten, berechneten sie mit Hilfe mathematischer Modelle, welche Schichtdicken sie benötigten und welchen Brechungsindex die jeweiligen Schichten haben müssen, damit es funktioniert.

Das Forscher-Team setzte die Schichten abwechselnd aus Tellur, einem transparenten Element mit einem äußerst hohen Brechungsindex, und Polystorol, einem Kunststoff mit geringem Brechungsindex, zusammen – Tellur immer als oberste Schicht. Die sandwichartig angeordneten Schichten reflektierten das Infrarotlicht, egal welchen Einfallswinkel es hatte. "Das erstaunliche ist, daß wir an etwas, das schon seit Ewigkeiten studiert worden war, noch etwas Neues entdeckten", meinte Joannopoulos. Er glaubt, daß solche dielektrischen Spiegel Infrarot-Lichtleiter abgeben könnten, die effizienter wären als die gegenwärtig benutzten Glasfaserleiter. "Man rollt das Ganze zu einer Röhre zusammen, und das Licht kann durch die Luft in der Röhre wandern, ohne irgendwelche Verluste."

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

Partnerinhalte

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.