Forscher entdecken Farben in "Dunklem Licht" - wissenschaft.de
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Forscher entdecken Farben in "Dunklem Licht"

Schottische Wissenschaftler haben mittels einer gewöhnlichen CCD-Kamera eine ungewöhnliche Eigenschaft von Lichtstrahlen entdeckt: Wenn sich die Amplituden verschiedener Lichtwellen durch Überlagerung gegenseitig auslöschen, entsteht mitnichten ein nur dunkler Fleck. Vielmehr sind diese Bereiche von einem komplizierten Farbenmuster umgeben. Das berichten die Forscher im Fachmagazin „New Journal of Physics“ (Bd. 5, S. 154).

Um die von Jonathan Leach von der Universität von Glasgow und seinen Kollegen entdeckten Farbmuster sehen zu können, muss das Kamerabild der ausgelöschten Bereiche allerdings erst mittels einer speziellen Farbkorrektursoftware weiterbearbeitet werden. Dann wird tatsächlich eine erstaunlich reichhaltige Struktur in der Umgebung der dunklen Flecken sichtbar, wie auf einem vom britischen Institute of Physics veröffentlichten Bild zu sehen ist.

Die Forscher haben damit einen im Jahre 2002 vorhergesagten Effekt experimentell bestätigt. Da alle Lichtstrahlen aus elektromagnetischen Wellen bestehen, können diese durch Überlagerung zur Auslöschung gebracht werden. Dazu müssen nur die Wellenberge des einen Strahls mit den Tälern des anderen zusammenfallen ? man spricht von destruktiver Interferenz.

Leach benutzte für sein Experiment allerdings nicht mehrere Lichtstrahlen, sondern nur einen einzigen, weißen Lichtstrahl einer Wolfram-Birne. Mittels eines so genannten optischen Modulators ? einem speziell gefertigten Flüssigkristall ? konnte die Intensitätsverteilung des Lichtstrahls dann in eine spezielle Form gebracht werden: Die einzelnen Wellen des Strahls überlagerten sich in diesem so, dass sich eine dunkle Linie destruktiver Interferenz parallel zu der Achse der Lichtausbreitung ausbildete. Diesen so genannten „optischen Vortex“ untersuchten die Forscher dann mit ihrer Kamera.

Obwohl ein praktischer Nutzen der Farbenmuster in der Umgebung der dunklen Flecken bisher nicht zu finden ist, versprechen Lichtstrahlen mit optischen Vortices zahlreiche Anwendungen. Sie könnten etwa zur sicheren Datenübertragung mittels quantenmechanischer Verfahren eingesetzt werden oder kleine Objekte in ihrem Brennpunkt einfangen und dort rotieren lassen.

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Stefan Maier
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