Forskere finder vej til lys gennem uigennemsigtige materialer

At skinne et lys gennem uigennemsigtige materialer virker umuligt. Og stadigvæk, forskere ved Debye Institute for Nanomaterials Science (Utrecht University) og University of Twente har formået at øge lysoverførslen gennem et uigennemsigtigt materiale ved at skinne det ad særlige stier. Dette kan føre til en bedre forståelse af transport af lys gennem materialer som hud. Forskerne offentliggjorde deres resultater i det prestigefyldte tidsskrift Optik Express den 7. november, 2016.

Lysdiffusion er et fænomen, der opstår, når lysbølger kommer i kontakt med en ujævn overflade eller i et objekt med en inhomogen struktur. Denne spredning gør det umuligt at se gennem huden, papir eller skyer, for eksempel. Disse materialer er stort set uigennemsigtige, og kun en lille procentdel af lyset kan trænge igennem dem. Og alligevel har disse materialer åbne kanaler, særlige stier gennem det materiale, som lysbølgerne kan følge, uanset hvor tykt materialet er. Utrecht Ph.D. studerende Jeroen Bosch har fundet disse åbne kanaler for at sende meget mere lys gennem et uigennemsigtigt materiale.

Bordtennis med lys

For at opdage præcist, hvordan lyset skal projiceres på materialet, forskerne "legede bordtennis" med lyset. "Vi sender lyset gennem materialet på en tilfældig måde, og derefter bruger vi data om spredning af lyset til at sende det ad samme vej på en lidt anden måde, "Forklarer Bosch." På den måde, mere lys passerer gennem materialet. "Ved at gentage processen flere gange - sende lyset frem og tilbage gennem materialet - opdagede forskerne, hvilken form lysbølgen skal have for at kunne trænge igennem materialet.

Alle farver er forskellige

Bølgefrontens form - lysbølgens forkant - bestemmer i hvilken grad lyset kan trænge igennem materialet. Og den optimale form på bølgefronten er forskellig for hver lysfarve. "Princippet fungerer for alle bølgelængder, men for hver bølgelængde, der er kun en enkelt form af bølgefront, der virker, "siger Bosch." Hvis du retter formen på bølgefronten og derefter ændrer bølgelængden, du ser, at mindre og mindre lys trænger igennem materialet. "

Denne viden om bølgelængdeafhængighed af åbne kanaler giver forskerne en måling for 'sti -længden' for disse åbne kanaler. Hvor lang tid rejser lyset ad sådan en særlig sti? Svaret på dette spørgsmål giver indsigt i transport af lys gennem diffusive materialer, hvilket er yderst nyttigt til at kigge ind i og gennem sådanne materialer.