TRADUCTION DU
JOUR .’’ Physicists develop a perfect light
trap
‘’by Vienna
University of Technology
xxxxxxxxxxxxxxxxxx
.’’ Des physiciens
développent un piège à lumière parfait
par l'Université de technologie de
Vienne
La configuration "piège à
lumière" est représentée, consistant en un miroir partiellement
transparent, un absorbeur mince et faible, deux lentilles convergentes et un
miroir totalement réfléchissant. Normalement, la majeure partie du faisceau
lumineux incident serait réfléchie. Cependant, en raison d'effets
d'interférence calculés avec précision, le faisceau lumineux incident interfère
avec le faisceau lumineux réfléchi entre les miroirs, de sorte que le faisceau
lumineux réfléchi est finalement complètement éteint. L'énergie de la lumière
est complètement aspirée par l'absorbeur mince et faible. Crédit : TU Wien
Que ce soit en photosynthèse ou dans
un système photovoltaïque : si vous voulez utiliser efficacement la lumière,
vous devez l'absorber le plus complètement possible. Cependant, cela est
difficile si l'absorption doit se faire dans une fine couche de matériau qui
laisse normalement passer une grande partie de la lumière.
Récemment des équipes de recherche de TU Wien et de
l'Université hébraïque de Jérusalem ont trouvé une astuce surprenante qui
permet à un faisceau de lumière d'être complètement absorbé même dans les
couches les plus fines : ils ont construit un "piège à lumière"
autour de la couche mince à l'aide de miroirs et des lentilles, dans lesquelles
le faisceau lumineux est dirigé en cercle puis superposé sur lui-même,
exactement de telle sorte que le faisceau lumineux se bloque et ne peut plus
quitter le système. Ainsi, la lumière n'a d'autre choix que d'être absorbée par
la fine couche, il n'y a pas d'autre issue.
Cette méthode
d'absorption-amplification, qui vient d'être présentée dans la revue
scientifique Science, est le fruit d'une collaboration fructueuse entre les
deux équipes : l'approche a été suggérée par le Pr Ori Katz de l'Université
hébraïque de Jérusalem et conceptualisée avec le Pr Stefan Rotter de TU Wien;
l'expérience a été réalisée par l'équipe du laboratoire de Jérusalem et les
calculs théoriques provenaient de l'équipe de Vienne.
Les couches minces sont transparentes
à la lumière
"Il est facile d'absorber la
lumière lorsqu'elle frappe un objet solide", explique le professeur Stefan
Rotter de l'Institut de physique théorique de la TU Wien. "Un pull en
laine noire épaisse peut facilement absorber la lumière. Mais dans de
nombreuses applications techniques, vous ne disposez que d'une fine couche de
matériau et vous souhaitez que la lumière soit absorbée exactement dans cette
couche."
Il y a déjà eu des tentatives pour
améliorer l'absorption des matériaux : Par exemple, le matériau peut être placé
entre deux miroirs. La lumière est réfléchie dans les deux sens entre les deux
miroirs, traversant à chaque fois la matière et ayant ainsi plus de chances
d'être absorbée. Cependant, à cette fin, les miroirs ne doivent pas être
parfaits - l'un d'eux doit être partiellement transparent, sinon la lumière ne
peut pas du tout pénétrer dans la zone située entre les deux miroirs. Mais cela
signifie également que chaque fois que la lumière frappe ce miroir
partiellement transparent, une partie de la lumière est perdue. La lumière se bloque
Pour éviter cela, il est possible
d'utiliser les propriétés ondulatoires de la lumière de manière sophistiquée.
"Dans notre approche, nous sommes en mesure d'annuler toutes les
rétro-réflexions par interférence des ondes", explique le professeur Ori
Katz de l'Université hébraïque de Jérusalem. Helmut Hörner, de TU Wien, qui a
consacré sa thèse à ce sujet, explique : « Dans notre méthode aussi, la lumière
tombe d'abord sur un miroir partiellement transparent. Si vous envoyez
simplement un faisceau laser sur ce miroir, il est divisé en deux
parties : la plus grande partie est réfléchie, la plus petite partie
pénètre dans le miroir. »
Cette partie du faisceau lumineux qui
pénètre dans le miroir est maintenant envoyée à travers la couche de matériau
absorbant puis renvoyée vers le miroir partiellement transparent avec des
lentilles et un autre miroir. "L'essentiel est que la longueur de ce
trajet et la position des éléments optiques soient réglées de manière à ce que
le faisceau lumineux renvoyé (et ses réflexions multiples entre les miroirs)
annule exactement le faisceau lumineux réfléchi directement sur le premier
miroir. ", disent Yevgeny Slobodkin et Gil Weinberg, les étudiants
diplômés qui ont construit le système à Jérusalem.
Les deux faisceaux partiels se
chevauchent de telle sorte que la lumière se bloque, pour ainsi dire : bien que
le miroir partiellement transparent réfléchisse à lui seul une grande partie de
la lumière, cette réflexion est rendue impossible par l'autre partie du
faisceau traversant le système avant de revenir au miroir partiellement
transparent.
Par conséquent, le miroir, qui était
auparavant partiellement transparent, devient maintenant complètement
transparent pour le faisceau laser incident. Cela crée une rue à sens unique
pour la lumière : le faisceau lumineux peut entrer dans le système, mais il ne
peut plus en sortir du fait de la superposition de la partie réfléchie et de la
partie guidée à travers le système en cercle. Ainsi, la lumière n'a d'autre
choix que d'être absorbée - l'ensemble du faisceau laser est englouti par une
fine couche qui, autrement, laisserait passer la majeure partie du faisceau.
Un phénomène robuste
"Le système doit être réglé
exactement sur la longueur d'onde que vous souhaitez absorber", explique
Stefan Rotter. "Mais à part cela, il n'y a pas d'exigences limitatives. Le
faisceau laser n'a pas besoin d'avoir une forme spécifique, il peut être plus
intense à certains endroits qu'à d'autres - une absorption presque parfaite est
toujours obtenue."
Même les turbulences de l'air et les
fluctuations de température ne peuvent pas endommager le mécanisme, comme l'ont
montré des expériences menées à l'Université hébraïque de Jérusalem. Cela
prouve qu'il s'agit d'un effet robuste qui promet un large éventail
d'applications - par exemple, le mécanisme présenté pourrait même être bien
adapté pour capturer parfaitement les signaux lumineux déformés lors de leur
transmission à travers l'atmosphère terrestre. La nouvelle approche pourrait
également être d'une grande utilité pratique pour alimenter de manière optimale
des ondes lumineuses provenant de sources lumineuses faibles (telles que des
étoiles lointaines) dans un détecteur.
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COMMENTAIRES
Bravo ! Quoique l’idéee soit optiquement simple .Et elle corresponde à un désir très ancien de pouvoir ‘’ capitaliser’’ -(ou accumuler un certain temps ) toute l’énergie apportée
par un faiseau lumineux pendant
tn temps T en une source d’énergie
compacte disponible …. Le confinement extrème d un paquet d énergies lumineuse … Nous
voici dans les rèvespour tous les
terroristes !!! ..
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