¿Cómo quedan atrapados los fotones?

Otras personas incluyeron varios dispositivos.

Yo incluiría otro.

El laser

Solo dispara a un espejo. Aunque es posible que necesite algunas herramientas de precisión para alinearlo directamente. Con la idea, la luz queda atrapada entre los espejos. Este espacio se llama cavidad. Justo como lo que el otro tipo mencionó sobre la cavidad de perilla de hadas. Pero en este caso, la cavidad láser no es una cavidad perfecta como la perla fabry. Hay una pérdida en uno de los espejos, porque solo se refleja parcialmente. La “pérdida” es la luz láser que sale y se vuelve útil; probablemente para darle a un gato gordo y perezoso un poco de ejercicio persiguiendo el punto rojo brillante. Esta pérdida es alimentada por la fuente de energía mediante bombeo, en un espacio llamado medio de ganancia.

Pero si lo señala a un espejo 100% reflectante, la luz vuelve a la cavidad con una pérdida mínima. Por lo tanto, puede apagar la alimentación (o al menos minimizarla) y la luz oscila entre los espejos con una pérdida mínima. La luz o el fotón queda atrapado. En teoría de cualquier manera!

Siguiendo la respuesta de Jess H. Brewer sobre las fibras ópticas que atrapan fotones, un fotón también puede quedar atrapado en lo que se llama una cavidad óptica. La más simple de estas estructuras es el interferómetro Fabry-Pérot, que consta de dos espejos altamente reflectantes apuntados uno hacia el otro. Si alguna vez has estado en un camerino donde hay espejos en todas las paredes, es posible que hayas notado que ves muchas copias de ti mismo apareciendo cada vez más lejos. ¡En realidad estás viendo una cavidad óptica formándose! Si pudieras colocar los espejos perfectamente verticales entre sí, verías infinitas copias de ti mismo. Los detalles específicos que permiten que esto funcione sobre una base de fotón único, es que la separación entre los espejos debe ser un número entero de medias longitudes de onda de luz, o

[matemáticas] L = n \ frac {\ lambda} {2}, [/ matemáticas]

Donde [math] L [/ math] es la distancia entre los dos espejos, [math] n [/ math] es cualquier número entero mayor que 1, y [math] \ lambda [/ math] es la longitud de onda del fotón. Esta condición es lo que comúnmente se conoce como criterio de onda estacionaria, y proviene del hecho de que el campo eléctrico de la onda electromagnética debe ir a cero en la interfaz del espejo (suponiendo un conductor ideal). Para darle una idea de cómo son los primeros “modos” de un resonador Fabry-Perot, vea la imagen a continuación

Fuente: modo longitudinal

Estos dispositivos están en uso todos los días y son un componente crítico para nuestra infraestructura de telecomunicaciones, así como para las ciencias ópticas. Es posible que se haya dado cuenta de que esta estructura tendrá diferentes respuestas a diferentes longitudes de onda. Estos se usan comúnmente como filtros extremadamente precisos y se usan para realizar la multiplexación por división de longitud de onda de nuestra red de fibra óptica que puede aumentar nuestras velocidades de transferencia de datos hasta en un factor de 8 por encima de nuestras ya impresionantes velocidades (1 Tera Bit por segundo para el backbone de fibra en los Estados Unidos).

También hay propiedades extremadamente interesantes de atrapar la luz para la física fundamental. Esta técnica se utilizó para explorar los principios básicos de la óptica cuántica, en la que se exploran las interacciones entre los cuantos únicos de la materia y los fotones. Sin embargo, la fuerza de esta interacción es extremadamente pequeña. Para superar este obstáculo, los investigadores colocan los átomos en cavidades para que el fotón tenga muchos, muchos viajes de ida y vuelta para interactuar con la materia. El número de premios Nobel que han salido de este campo es bastante sorprendente, 1997, 2001, 2005, 2012.

Sin embargo, no puedes atrapar este fotón indefinidamente . Ese fotón solo permanecerá en la cavidad antes de que se transmita a través de uno de los espejos, lo que podría ser una posibilidad muy pequeña. Recuerdo de un artículo de revisión sobre la electrodinámica cuántica de la cavidad que en los años 90 y principios de la década de 2000, la calidad del espejo era tal que un fotón permanecería en la cavidad por una fracción de segundo, que es algo del orden de 50 millones de kilómetros de distancia. viajado.

Si lo inyecta en una fibra óptica monomodo, quedará “atrapado” en dos direcciones, pero libre de propagarse en la tercera (por la fibra).

Creo que la gente de la matriz de átomos fríos ha afirmado “capturar” un fotón en dicha matriz y luego hacer que se “libere” más tarde. Pero no está claro que el fotón todavía exista en el ínterin. Me recuerda al Transportador de Star Trek … ¿la persona transportada todavía “existe” como una corriente de bits durante el transporte, o está temporalmente (?) Muerta?

Creo que es posible construir un objeto en el que un rayo de luz inyectado se refleje totalmente internamente hasta que sea completamente absorbido por la energía térmica. Técnicamente, si dicho objeto pudiera construirse perfectamente, un fotón incidente podría rebotar indefinidamente en su interior. No soy experto en tales dispositivos, por lo que incluyo un enlace a una página que los describe con mayor detalle: reflexión interna total infinita

También hay otra pregunta de quora sobre este tema: si tenemos un espejo esférico perfectamente reflectante y disparamos un fotón, ¿el fotón “vive” para siempre?

Puede usar los * cristales de tiempo * recientemente inventados. Los físicos acaban de crear el primer cristal del mundo que es muy conveniente porque todos los patrones son fotones atrapados.

Cada elemento tiene un espectro que acumula su pozo cuántico de fotones. Entonces, al brillar la luz en el silicio, por ejemplo (no preparado para la cordura), solo se ajustan los fotones que están dentro de la cavidad óptica que se manifiesta como el espectro. Ese espectro proviene de la distribución de orbitales de electrones atrapados por el núcleo.

Todo tiene estados fotónicos que hacen que los fotones se ajusten con precisión. Puede encontrar esta prueba en mi respuesta anterior. La respuesta de Piotr Słupski a ¿Qué causa una transición simultánea de un electrón de una órbita más alta a una más baja cuando se expone a un fotón de longitud de onda adecuada?

Las diferencias en los espectros se deben a las pérdidas ópticas y a mi retraso cuando uso Gimp para ajustarlos aproximadamente

More Interesting

La materia está hecha de partículas y las partículas son vibraciones de un campo. Entonces, ¿qué son los campos? ¿Es algo que simplemente es y es en sí mismo una cosa no causada?

Si las partículas y las antipartículas tienen carga eléctrica opuesta, ¿por qué interactúan?

¿Qué pasaría si dejáramos una libra de antimateria en un grupo?

Hay un espacio entre protones y electrones, ¿qué espacio es?

¿Existe la posibilidad de un campo negativo de Higgs? (Es decir, dar un objeto 'masa negativa').

¿Cuáles son las implicaciones del enredo cuántico (en términos simples si es posible)? Si una partícula 'sabe' que otra ha cambiado su giro más rápido de lo que la velocidad de la luz podría haber alcanzado esa partícula, ¿no es eso la teoría de la relatividad?

Einstein dijo que cuando un objeto viaja en el espacio, su masa aumenta, pero reorganizando la ecuación E = mc2 da E / m = c2. Esta ecuación muestra que cuando la velocidad aumenta, la masa disminuye. ¿Cuál es la historia real?

¿Qué son exactamente los campos taquiónicos?

¿Cuáles son los experimentos que históricamente han definido el modelo estándar de la física de partículas?

¿Es cierto que no se puede crear nuevos átomos de partículas creadas en aceleradores de partículas?

¿Cómo puede ser indefinido el impulso de las partículas cuánticas?

Un fotón deja el sol, golpea una hoja, golpea mi retina. ¿El fotón que golpeó mi retina es exactamente el mismo fotón del Sol?

Leí que la fusión requiere energía, pero también libera energía, como en la energía de unión. ¿Qué pasa exactamente?

Si hubiera más materia al comienzo del universo antes de que la mayoría de la materia y la antimateria se aniquilaran entre sí, y el universo estuviera extremadamente caliente con mucha energía, ¿eso significaría que la velocidad de la luz era más rápida?

¿Cuáles son las explicaciones más debatidas en la ciencia?