A foton és fonon találkoztak, mi lett belőle

Kezdjük elektromágneses sugárzás. Mint azt bizonyára emlékszik, a híres német fizikus Max Planck felfedezte a korai 20. században, a diszkrét természetét, kérdése ezzel a hősugárzás fűtött szervek. Azt találta, hogy az elektromágneses hullámok által kibocsátott nem folyamatos, és a részek - „QUANTA”. Később, az ötlet alakult ki a magyarázata a fényelektromos hatás, Einstein, és a kvantáióegységet úgynevezett „Planck-állandó” (és betűvel jelöljük h).

Emlékezni - a Planck-állandó. Most még az ingek elő vele.

Ez a kvantum fizika elektromágneses sugárzás „nevezte őket” a foton és használni kezdték, valamint más részecskék - az elektronok, protonok, neutronok, stb Minden úgy volt, ízlés szerint, és a jövőben sok ilyen „virtuális” részecskék, jelzi a kvantum bármely területén, hogy a fizika kapott különböző nevek - gravitonok polaritons, excitonok, fonon, és mások. Mind közül, mi megmutatjuk, hogyan egy másik alkalommal, de most nézzük fonon.

Idézzük hogyan szoktunk képzelni egy szilárd (kristályos) a mikroméretű. Atomok és molekulák elrendezve egy bizonyos sorrendben, amely gyakran nevezik kristályrács vagy kristályos anyag. Példák az ilyen szerkezetek láthatók az alábbi képen. Fonon azonos, egyszerű módon, ez egy kvantummechanikai rezgések a kristályrácsban a szilárd.

Példák a kristályos rácsok. Forrás: 900igr.netkartinkikhimijaKristallicheskie-i-amorfnye-tela006-Kristallicheskaja-reshetka.html

Valahogy nehéz beszerezni. Próbáljuk meg újra. Képzeljünk el egy atom a kristályrácsban helyén, amely valamilyen okból eltolódott a stabil egyensúlyi helyzete. Ugyanakkor ez megváltozott ható erők részéről az atommal szomszédai a rács, így azok kénytelenek kezdenek mozogni érintő viszont, hogy a szomszédos, és tovább terjed az izgalom. A legkisebb, oszthatatlan része a mechanikai gerjesztési és úgynevezett fonon. Mellesleg, a fonon koncepcióját először a szovjet fizikus Igor Tamm 1932.

Mit kell a végén? Két részecskék - fotonok és fonon, amelyek a szempontból a kvantummechanika nagyon hasonlóak egymáshoz - ez csak kvantumait gerjesztések, amelyek különböző jellegűek, de által leírt ugyanazokat a képleteket. Sőt, fotonok és fonon kölcsönhatásba léphet, és ezáltal egymást. Itt és származik „optomehanika” tanuló rendszerek, amelyekben a fotonok és fonon kölcsönhatásba kvantum szinten. Nézzük egy kicsit részletesebben, hogy pontosan hogyan történik mindez.

Comet, repkednek a napot. Forrás: Astronom-us.rufizprirodakomety-ih-dvizhenie-i-priroda.html

A 17. században, a híres Johannes Kepler megfigyelhető, hogy az üstökös farka mindig elfelé a Nap, ahonnan felhívta a helyes következtetést a jelenléte a fény impulzus. Kísérletileg azt igazolták csak a 20. század elején, köszönhetően az ügyes munka Pjotr ​​Lebegyev. és később, a 30-as években a 20. század, már sikeresen szállított a kísérleteket a lendület átadása fotonokat tartalmaz, és még a makroszkopikus testek.

A második felében a 20. század középpontjában a tanulmány a fogalmi egyszerű rendszer, amelyre példát látható az alábbi képen. Bemutatja egy félig átlátszó tükör, amelyen keresztül fotonok is felszívódik, és a nem-átlátszó tükör szerelt mechanikus rugó, amely fotonok adhatja át lendületet. Nézzük ezt a rendszert, másrészt, kiderül, két „rokon” oszcillátor - optikai (fotonok között repülő tükrök - az úgynevezett Fabry-Perot üreget) és mechanikai (tükör egy rugó).

Példa szabványos optomechanikai rendszer. Kép: C Baker

Az ilyen rendszerek felfogása szeretett és jól leírt, mind a klasszikus és kvantum perspektíva, és a kísérleti vizsgálatok kezdődtek a 60-70s a 20. században a Szovjetunióban a fizika tanszék Moszkvai Állami Egyetemen. Két úttörő munkája helyett optikai mikrohullámú rezonátorok, ahol egy álló hullám a mikrohullámú fotonok képződött a fém üregbe (diagram Ennek a kísérletnek az alább látható), mint az első kísérletben az optikai fotonok szállított 1983 évben. Ezek a vizsgálatok azt mutatták, hogy lehetséges, gyengítésére vagy amplifikáljuk a mechanikai rezgések a rendszer segítségével a sugárzási nyomás a fotonok.

Reakcióvázlat Pioneer kísérletek. Forrás: hbar.phys.msu.ruarticles70a1BrMaTi.pdf

Ez arra a következtetésre jutott az első cikket a optomehaniku, és reméljük, hogy szolgálhat jó bevezetés a téma! A következő cikkben fogjuk lebonyolítani elméleti elemzést optomechanikai rendszerek (igen, a képlet lesz!), És akkor meséljek a hatalmas ugrás történt ezen a területen az első évtizedben a 21. század technológia miatt a mikro- és nano-gyártás.

Ui Ne felejtsük el, hogy csatlakozzon a közösséghez, és ossza meg a szórakozás a barátokkal! 😉