Die Ausbreitung von Licht beobachten

BLOG: Zündspannung

Blick über den Plasmarand
Zündspannung

Licht bewegt sich bekanntlich mit einer Geschwindigkeit von fast 300 000 Kilometern pro Sekunde. Das ist eigentlich viel zu schnell, um einen Lichtstrahl zu filmen – aber einer Gruppe vom MIT ist genau das mithilfe von einer Hochgeschwindigkeitskamera und einigen Tricks gelungen. Dazu wird eine Streak-Kamera verwendet – eine Kamera, bei der Photonen je nach ihrem Ankunftszeitpunkt räumlich versetzt abgebildet werden. Diese Kamera hat ein quasi eindimensionales Blickfeld – sie kann einen horizontalen Strich abbilden. Zeitlich hat sie eine Auflösung von eine Pikosekunde – dem Millionstel einer Millionstelsekunde.

Das Zielbild wird mit einem Puls eines Lasers beleuchtet. Weil die Aufnahmezeit so kurz ist, muss jede Höhe mehrmals aufgenommen werden, und außerdem die Höhe des Blickfelds langsam variiert. Die Filme werden dann aus diesen wiederholten Messungen errechnet. Diese Methode kann man also nur für Aufnahmen verwenden, die beliebig oft wiederholbar sind.

Das Resultat aber kann sich durchaus sehen lassen – man kann tatsächlich die Ausbreitung eines Lichtpulses beobachten, so wie hier: Ein Lichtpuls von einer Länge von einem Millimeter läuft durch eine Plastikflasche. Er braucht dafür nur eine Nanosekunde.

Mierk Schwabe

Veröffentlicht von

Erhöht man die Spannung zwischen zwei Elektroden, die ein Gas umgeben, beginnt das Gas irgendwann zu leuchten: Freie Elektronen im Gas haben genug Energie, um die Gasteilchen zu ionisieren und noch mehr Elektronen aus den Atomen zu schlagen. Ein Plasma wurde gezündet, die Zündspannung ist erreicht. Gibt man nun noch zusätzlich Mikrometer große Teilchen in das Plasma, erhält man ein sogenanntes "Komplexes Plasma", mit dem ich mich zunächst als Doktorand und Post-Doc am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und nun an der University of California in Berkeley beschäftige. In diesem Blog möchte ich sowie ein wenig Einblick in den Alltag im Forschungsinstitut bieten, als auch über den (Plasma)-Rand hinaus blicken. Mierk Schwabe

4 Kommentare

  1. Wissenschaftliche Sensation

    Das ist wirlich eine wissenschaftliche Sensation, die den Nobelpreis in Physik verdient. Vor kurzem wäre das noch undenkbar gewesen. Ein Lob an die Physiker.

  2. Kann das gehen?

    Im Bereich von Lichtquanten kann man doch keine Messungen mit Laser durchführen, oder verlassen mich da meine Grundlagen Quantenoptik?! Durch meine Messung verfälsche ich doch das Ergebnis erheblich…

  3. Lichtquanten (@Marco Soppel)

    Dabei werden ja keine einzelnen Lichtquanten gemessen, sondern das gestreute Licht von einem ganzen Laserpuls. Um die Bilder zu errechnen, wird immer über eine große Anzahl an Messungen gemittelt. Oder verstehe ich die Frage falsch? Vielleict könnten Sie das noch mal genauer erläutern.

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