קול שולט באור. חדשות הספרייה הטכנית בחינם

חדשות מדע וטכנולוגיה, חידוש באלקטרוניקה
ספריה טכנית בחינם / עדכון חדשות

צליל שולט באור

04.02.2015

בתחילת המאה הקודמת, הפיזיקאי הסובייטי ליאוניד מנדלשטם הראה תיאורטית כי רעידות קול בחומר שקוף עלולות לפזר אור העובר דרך חומר זה. גלי קול גורמים לשינויים מקומיים בצפיפות המדיום וכתוצאה מכך משנים את מקדם השבירה. כתוצאה מפיזור כזה, חלק מאנרגיית האור הולך לאיבוד. ללא תלות במנדלשטם, הפיזיקאי האמריקאי ליאון ברילוין הגיע לאותן תוצאות. כתוצאה מכך, האינטראקציה של צליל ואור במדיה שקופה נקראה אפקט מנדלשטם-ברילואין.

עם זאת, אנחנו לא שמים לב שמוזיקה רועשת מפזרת את האור מנורה, כמו למשל האור של פנסי הרכב מתפזר בערפל. ההשפעה תהיה מורגשת רק אם במקום נורה רגילה ניקח מקור של קרינה מונוכרומטית - לייזר. העובדה היא שקרן הלייזר היא קרינה אלקטרומגנטית בעלת אורך גל אחד, שקובעת את ה"צבע" שלה. לקורה האדומה יש אורך גל אחד, לקורה הירוקה יש אורך גל אחר.

עכשיו בואו ניקח קו נתונים בסיבים אופטיים. עיקרון פעולתו הוא שמידע מועבר על ידי שינוי עוצמת קרן אור המתפשטת לאורך חוט זכוכית שקוף. ניתן להשתמש בגדיל סיב אופטי בודד בו זמנית להעברת נתונים על פני מאות ערוצים, פשוט על ידי שימוש באלומות אור באורכי גל שונים. כל ערוץ מתאים לאורך גל לייזר ספציפי. זה די דומה לשידור נתונים על גלי רדיו, למעט דבר אחד: אם אנחנו מגבירים את הספק של משדר הרדיו, אז הספק האות וטווח הקליטה שלו גדלים. אם נגדיל את הספק הלייזר להעברת אות על גבי סיב אופטי, השידור מתדרדר - יותר ויותר מהאות יתחיל ללכת לאיבוד עקב פיזור מנדלשטם-ברילואין. לכן, יש כוח אות סף, שלא הגיוני לחרוג ממנו, אחרת האור המועבר פשוט ישתקף בחזרה.

מה עשו פיזיקאים מאוניברסיטת אילינוי? על גדיל סיב אופטי דק, הם תיקנו כדור זכוכית קטן. עיצוב זה נקרא מהוד אופטי טבעת. קרן לייזר מחוט סיב אופטי נכנסת לתהודה ובשל השתקפות פנימית מרובה נשארת בו, כמו במלכודת. נקודת המפתח בניסוי הייתה קרן הלייזר השנייה, בתדירות השונה מהמקורית בכמות מסוימת. ההבדל בתדרים של קרני הלייזר תאם את תדירות הרעידות האקוסטיות של חומר הכדור. זה הפך את הסיב האופטי ומערכת התהודה לשקופות לקורה הראשונה.

מה שהכי מפתיע, מערכת כזו התבררה כשקופה לקרניים מצד אחד בלבד. התברר שזה מעין קרוסלת אופטית - האור עובר מצד אחד, ולא יכול לעבור מהצד השני. תכונה מעניינת כזו מתעוררת עקב האינטראקציה המורכבת של שתי קרני אור וגלים אקוסטיים בחומר - אפקט פיזור מנדלשטם-ברילואין. רק במקרה זה, במקום למנוע את מעבר הקורה דרך הסיב, הוא, להיפך, סיפק לו מסדרון חופשי.

גילוי מאפיינים כאלה יאפשר ליצור מבודדים וסירקולטורים אופטיים מיניאטוריים, הדרושים למערכות סיבים אופטיים ובעתיד למחשבים קוונטיים. כעת מכשירים אלו מבוססים על אפקט פאראדיי המגנטו-אופטי, ושדות וחומרים מגנטיים משמשים להעברת אור בכיוון אחד בלבד. התגלית שנעשתה רק תעזור להיפטר משדות מגנטיים מיותרים. בנוסף, ניתן להשתמש בו כדי לשנות את מהירות הקבוצה של אלומת אור - מה שפיזיקאים מכנים אור "מהיר" ו"איטי", הוא נחוץ לאחסון מידע קוונטי.

<< חזרה: מד רטט במעבד ARM 04.02.2015

>> קדימה: מעבד Cortex-A72 03.02.2015

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

האיום של פסולת חלל על השדה המגנטי של כדור הארץ 01.05.2024

לעתים קרובות יותר ויותר אנו שומעים על עלייה בכמות פסולת החלל המקיפה את כוכב הלכת שלנו. עם זאת, לא רק לוויינים וחלליות פעילים תורמים לבעיה זו, אלא גם פסולת ממשימות ישנות. המספר ההולך וגדל של לוויינים ששוגרו על ידי חברות כמו SpaceX יוצר לא רק הזדמנויות לפיתוח האינטרנט, אלא גם איומים רציניים על אבטחת החלל. מומחים מפנים כעת את תשומת לבם להשלכות הפוטנציאליות על השדה המגנטי של כדור הארץ. ד"ר ג'ונתן מקדואל ממרכז הרווארד-סמית'סוניאן לאסטרופיזיקה מדגיש שחברות פורסות במהירות קבוצות כוכבים לוויינים, ומספר הלוויינים עשוי לגדול ל-100 בעשור הבא. הפיתוח המהיר של הארמדות הקוסמיות הללו של לוויינים עלול להוביל לזיהום סביבת הפלזמה של כדור הארץ בפסולת מסוכנת ולאיום על יציבות המגנטוספרה. פסולת מתכת מרקטות משומשות יכולה לשבש את היונוספירה והמגנטוספירה. לשתי המערכות הללו תפקיד מרכזי בהגנה על האווירה ובשמירה עליה ... >>

התמצקות של חומרים בתפזורת 30.04.2024

יש לא מעט תעלומות בעולם המדע, ואחת מהן היא ההתנהגות המוזרה של חומרים בתפזורת. הם עשויים להתנהג כמו מוצק אבל פתאום הופכים לנוזל זורם. תופעה זו משכה את תשומת לבם של חוקרים רבים, ואולי סוף סוף נתקרב לפתרון התעלומה הזו. דמיינו חול בשעון חול. בדרך כלל הוא זורם בחופשיות, אך במקרים מסוימים החלקיקים שלו מתחילים להיתקע, והופכים מנוזל למוצק. למעבר הזה יש השלכות חשובות על תחומים רבים, מייצור תרופות ועד בנייה. חוקרים מארה"ב ניסו לתאר תופעה זו ולהתקרב להבנתה. במחקר ערכו המדענים סימולציות במעבדה באמצעות נתונים משקיות של חרוזי פוליסטירן. הם גילו שלרעידות בתוך קבוצות אלה יש תדרים ספציפיים, כלומר רק סוגים מסוימים של רעידות יכלו לעבור דרך החומר. קיבלו ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

וירוסים ואצות עלולים לגרום לעננים 21.08.2018

מדענים במכון ויצמן בישראל קבעו ש"שלדים" זעירים העשויים ממינרלים יכולים ליצור משקעים עצומים לאחר מוות תאי. לשברים של ה"שלד" של הפיטופלנקטון יש יכולת להצטבר באוויר, תוך שהם הופכים למרכז התעבות הלחות.

"מים פורחים", שופעים אצות חד-תאיות זעירות Emiliania huxleyi, מסוגלים לכבוש שטחים עצומים. איקריוטים פוטוסינתטיים אלה הם אחד מנציגיו הרבים של הפיטופלנקטון האוקיאני.

הפיטופלנקטון הזה הוא מעין בסיס לביוספרה של כדור הארץ. פלנקטון מצטבר בכמויות אדירות. הוא הופך להיות כל כך שופע שלאחר מותו, הוא יוצר הצטברויות של משקעים נרחבים.

חלק מחלקיקי המינרלים הביוגניים הללו נישאים לאטמוספירה ועשויים להיות הגורם לעננים. חלקים מהשלד של פלנקטון ואצות אחרות, הידועות גם בשם קוקוליתים, יכולים להופיע בכמויות אדירות, במיוחד במהלך התפשטות מגיפת וירוסים. הם מגיעים לאטמוספירה בזכות קצף או מים מתאדים.

כדי להעריך תהליך זה, החוקרים הדביקו פלנקטון בנגיף EhV ועקבו כיצד זה ישפיע על מספר חלקיקי המינרלים באוויר של מיכל המכיל מי ים. בתחילת הניסוי, נרשם כי 20 מיליון קוקוליתים אותרו על כל מיליליטר נוזל. כמה ימים לאחר החדרת הנגיף לפלנקטון, מספרם גדל בחדות פי 3, ומעל המים - פי 10 מדהים.

בשל קלילותם, הם מסוגלים לבלות זמן רב בטיסה. חלקיקים עוברים סנטימטר אחד בגובה ב-100 שניות. כל זה תורם להצטברות של קוקוליתים באטמוספירה. חלקיקי שלד הפלנקטון פזורים בנקבוביות קטנות שניתן לראות רק במיקרוסקופ. משטח זה אידיאלי לעיבוי של אדי מים מהאטמוספרה.

עם כמות הקוקוליתים שבהם הם מצטברים בגובה, הם יכולים לגרום להיווצרות עננים. זהו אחד הצדדים של ההשפעה העצומה שיש למיקרואורגניזמים הללו על הפלנטה שלנו.

ראה מלא ארכיון של חדשות מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר