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Alt 12.02.2005, 14:22   #1
Desert Rose
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Standard Forscher erzeugen Lichtpulse (Blitze), die kürzer sind als die optische Schwingungsperiode

Zitat:
12.02.2005 - Physik

Blitzschnelle Blitze

Forscher erzeugen Lichtpulse, die kürzer sind als die optische Schwingungsperiode

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Stanford University hat einen sichtbaren Lichtblitz einer Dauer von nur 1,6 Femtosekunden erzeugt. Der Blitz ist damit etwas kürzer als die Schwingungsperiode des elektromagnetischen Feldes selbst. Derartig kurze Blitze könnten unter anderem die Untersuchung chemischer Reaktionen in Echtzeit ermöglichen.

Dass Licht ein elektromagnetischer Wellenvorgang ist, ist schon seit der Mitte des 19. Jahrhunderts bekannt. Im Gegensatz zu Radiowellen oszillieren die gekoppelten elektrischen und magnetischen Felder im Falle von Licht ungeheuer schnell – die Periode der Schwingung beträgt nur wenige Femtosekunden, den Millionstel Teil einer Milliardstel Sekunde.

Stephen Harris und seine Kollegen haben nun Licht einer ganz besonderen Art hergestellt – einen Lichtblitz, der mit 1,6 Femtosekunden kürzer ist als seine mittlere Schwingungsdauer selbst. Dazu war allerdings ein sehr komplizierter Experimentieraufbau nötig.

Dabei wurden zunächst zwei gepulste Laserstrahlen mit leicht verschiedenen Frequenzen durch einen mit Deuterium (schwerem Wasserstoff) gefüllten Behälter geschickt. Die Lichtstrahlen regten dabei einzelne Moleküle zu Schwingungen an und verloren somit einen Teil ihrer Energie. Durch einen komplizierten nichtlinearen optischen Prozess begann somit das Deuterium, Licht über einen sehr breiten Frequenzbereich von ultraviolett bis infrarot auszustrahlen.

Dieses "weiße" Licht wurde dann mithilfe eines Prismas in Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben aufgespaltet, die danach auf eine mit dem Edelgas Xenon gefüllte Gaszelle fokussiert wurden. Die Forscher stimmten nun zusätzlich die relativen Phasen der verschiedenen Lichtstrahlen mittels eines Flüssigkristalls genau aufeinander ab, so dass sie sich bei ihrer Überlagerung in der Xenonzelle maximal verstärkten.

Dadurch wurde das Xenon-Gas zur Aussendung ultravioletter Strahlung angeregt. Durch eine genaue Analyse dieser Strahlung konnten die Forscher die Dauer der durch die Überlagerung der phasenkorrigierten Lichtstrahlen erzeugten weißen Lichtpulse bestimmen – und dabei nachweisen, dass diese tatsächlich nur 1,6 Femtosekunden kurz waren. Die Arbeit der Forscher ist in dem Fachmagazin Physical Review Letters (Band 94 Artikel 033904) abgedruckt.

Stefan Maier
Quelle


Hm, und wie oder was kann man damit sonst machen? Kann es auf irgendeinen Art uns nutzen?
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Alt 12.02.2005, 15:46   #2
Sereck
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Vielleicht erscheint es heute unnütz!Aber auf grund weiterer Erkenntnisse könnte das Experiment vielleicht sogar ein Durchbruch werden!

gruss Sereck
Sereck ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.02.2005, 19:43   #3
gumpensund
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Zitat:
Vielleicht erscheint es heute unnütz!
soo unnütz erscheint das mir garnicht.
Nur mal ein winziges Beispiel aus der Palette der aktuellen praktischen Anwendungen ...

Bisher lagen die kürzesten Blitze etwa zwischem 8 und 4 fsek. Damit ist es in den
letzten Jahren gelungen, von einigen sehr schnellen chem / phys Vorgängen,
die bislang als nicht beobachtbar / darstellbar galten, entsprechende "Fotos" zu blitzen.
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Alt 13.02.2005, 00:29   #4
Pedro
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Diese Anwendung steht schließlich auch im Artikel: "Derartig kurze Blitze könnten unter anderem die Untersuchung chemischer Reaktionen in Echtzeit ermöglichen."

Gruß
Pedro
Pedro ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 13.02.2005, 01:06   #5
Desert Rose
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Zitat:
Original von Pedro
Diese Anwendung steht schließlich auch im Artikel: "Derartig kurze Blitze könnten unter anderem die Untersuchung chemischer Reaktionen in Echtzeit ermöglichen."

Gruß
Pedro
Ja, aber was sind dann die anderen möglichen "Verwendungszwecke"?
Gebe es da nicht schon andere ebenfalls zuverläßige (evtl. einfachere) Methoden chem. Reaktionen zu Untersuchen?
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Alt 13.02.2005, 02:02   #6
gumpensund
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Zitat:
Artikel sagt :
"Derartig kurze Blitze könnten unter anderem die Untersuchung chemischer Reaktionen in Echtzeit ermöglichen."
@ Pedro : dem aufmerksamen Leser wird schwerlich entgangen sein,
daß in diesem Artikel von "könnte" die Rede ist.

Demgegenüber hab ich mir erlaubt anzumerken,
daß ua diese Anwendung seit längerem bereits Praxis ist.

Auch Zweifler und Kleingläube können bemerken :
ein kleiner aber himmelweiter Unterschied ...

Ich kann natürlich nicht wissen, ob dich die Femto- Technik überhaupt näher interessiert
und gewißlich hast du derzeit ganz andere Sachen um die Ohren.

Falls aber doch mal: nimm dir die Zeit, die praktischen Ergebnisse mit Femto- Blitzen
der letzten 1 1/2 Jahre aufzuholen. Ich wette, du wirst staunen und feststellen,
daß da von "könnte" im Sinne von Zukunftmusik schon längst keine Rede mehr sein kann.
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Alt 13.02.2005, 05:12   #7
gumpensund
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Zitat:
Desert Rose schrieb :
Ja, aber was sind dann die anderen möglichen "Verwendungszwecke"?
wie schon oben von mir angedeutet, geht es nicht mehr "nur" um chemische Prozesse,
also das Verhalten der äußeren Elektonenschale.

sondern nach und nach auch um die Darstellung elementarer Vorgänge,
die den Physiker, Kosmologen & al interessieren.

Und mal nebenbei den direkten Einblick in Bio- Moleküle
(wo bisher der Umweg über Anzüchtung oder Kristallisation genommen werden mußte)
und auch die Synthese völlig neuer Materialien ... jo

Nun sind populäre Quellen nicht immer so gänzlich auf dem aktuellen Stand der Forschung,
dauert manchmal etwas, bis es sich dorthin rumspricht oder Raum findet.

Da Du mir diversen Veröffentlichungen gegenüber aufgeschlossen erscheinst,
führ ich mal näher an :

Um den og Artikel dezent zu ergänzen : heuz sind nicht mehr 1,6 fs "könnte", sondern
der locker doppelt so "schnelle" Bereich der 250 bis 800 as (Atto- Sekunden) - Blitze bereits gängige Praxis.

Zur allgemeineren Anschauung : kommt ein Laserblitz in einer Sekunde etwas bis zum Mond,
schafft er es in einer Femto- Sekunden knapp bis zur Mitte eines Haares ...

(Ein mE ziemlich interessanter Bereich ... erreicht man bereits bei etwa 100 fs die typischen
Reaktionszeiten molekularer Verbindungen, kommt man nun in die Nähe (10 as bis 1 fs)
der Übergangszeiten der Elektronen, die für die Aussendung aller EM- Ereignisse zuständig sind.
Wie etwa Radio / Licht / UV / Röntgen / Gamma- Strahlung ...)

Das erlaubt ua Bilder vom Verhalten der Elektronen einzelner Elemente
und nicht nur deren (äussere) Rolle bei den Paar- oder Ionen- Bindungen.

Wie zB vom Rausschießen eines inneren Elektrons von etwa Krypton !
Einen Vorgang, den imho die Alchymisten in 1000 Jahren nie erreicht haben.

Elektronen neigen dazu, deratige Lücken sehr fix unter Ausgleich
der entsprechenden Energiedifferenz wieder aufzufüllen.

Möcht man das dennoch beobachten, brauchts halt ein "Stroboskop",
das etwa 10^18 mal schneller taktet, als das Teil in der Disse es vermag.

Wär das noch "vielleicht" oder "könnte", würde sich mit diesem Gebiet
wohl kaum ua die Volxwagen- Stiftung befassen ... und ich auch nich ...

Eine ganze Reihe von Vermutungen / Axiomen / Theoremen / Modellen der ganzen Größen
aus den 20er und 30er Jahren über die sog. Atome lassen sich damit heuz schon schlichtweg knipsen.

sagt mit Gruss der gumpensund
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Alt 13.02.2005, 05:51   #8
gumpensund
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Ist natürlich etwas dreist von mir, dem netten Pedro bei der Beantwortung
eines Teils der Frage von Desert Rose schon ein Stückchen vorzugreifen ...

um aber schon mal fix in die Nähe möglicher Klärung zu kommen hier vorab für näher interessierte :

Man schaue zum Thema Femto / Atto- Physik mal in die von mir ansonsten
leicht kritisch betrachtete "Nature" ...

oder direkt auf die wirklich schnellen Forscher.
Um hier nur wenige zu nennen (die anderen kennt der Geneigte scho selbst) :


+ Louis F. DiMauro (Brookhaven National Laboratory)

+ Ulrich Heinzmann (Uni Bielefeld)

+ von der Linde (Uni Essen) ... Tanz der Atome

+ Sokolowski-Tinten & al (das Team)

+ beim europäische Freie-Elektronen-Röntgenlaser XFEL

+ oder beim DESY- Projekt "TESLA"

und unter den Ö/U Forschern :

+ Anton Zeilinger

+ oder Ferenc Krausz (TU Wien)


damit ihr mal seht, das dies nicht nur ein Thema für alte Säcke und Weisskittel ist :
http://www.ilp.physik.uni-essen.de/v...Forschung.html

So isses eben ... mal ganz ohne Wertung : einige haben das Hobby an UFO´s rumzuzweifeln
oder bosseln grad an ihren Servern, andere sind eher dort, wo man imho "vorne" sagen kann ...

Wer damit selbst mal etwas rumbasteln möchte :
(so als Alternative zum "Lifter" und anderem Kinderkram)
der Aufwand ist kaum höher als bei ner guten Laser- Show,
kleine PN reicht ...




noch was zur Geschichte der wirklich fixen Fotografie :
http://www.fen-net.de/walter.preiss/d/slomo.html http://www.fen-net.de/walter.preiss/d/slomo.html

oder hier zum pdf Runterladen:
http://mnd-w1.fh-friedberg.de/ wpfot...windigkeit.pdf


viel Spass wünscht der gump ...


Anmerkumg zum "vielleicht" : wird wohl noch etwas dauern, bis man dort von der Größenordnung
der Elektronen bis zu den Quarks und ihren lustigen Austauschteilchen kommt ...

Aber immerhin sind dies nicht nur die Teilchen, aus denen wir zufällig selbst (und der Rest) bestehen,
sonder sie ermöglichen uns nebenbei noch über ihre Gewohnheiten so locker zu palavern ...
zB würde ohne ihre netten Eigenschaften der Bildschirm und die Maus nich so recht funzen.
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Alt 13.02.2005, 06:26   #9
eniac
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Das ist schon ganz intressant da ja die "sichtbaren Lichtblitze" schneller waren als das elektromagnetische Feld da kann man doch mal anhemen das es wohl noch was anderes gibt als nur die elektromagnetische Wellen .

Mal sehen ob das auch wieder tot geschwiegen wird und darus nur waffen gemacht werden.

Eniac
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Alt 13.02.2005, 17:25   #10
Pedro
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Benutzerbild von Pedro
 
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Zitat:
Original von gumpensund
Zwar bewundere ich irgendwie deine Begabung, die meisten Postings mit 2 Zeilen hinzukriegen,
aber an diesem etwas dürftigen Informationsgehalt ändert auch deine Wiederholung nichts.
Mein Posting enthielt sämtliche Informationen, die ich loswerden wollte. Nämlich, dass eine Anwendung schon im Text steht. Das diente übrigens auch nur dafür, deine Aussage zu bestätigen. Es gibt also keinen Grund irgendwelche Feststellungen, welche kurz wiedergegeben werden können, zu kritisieren. Schließlich kommt es nicht auf Quantität an. Wenn du willst kann ich ja in Zukunft alle meine Beiträge stilistisch aber vollkommen unnötig ausschmücken.

Gruß
Pedro
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