Fullerene am Lichtgitter
Höchste Experimentierkunst!
Es gibt auch Experimente zur
Beugung von Fullerenen an stehenden Lichtwellen, die als Phasengitter
verwendet werden: Das elektrische Feld der Lichtwelle induziert ein
elektrisches Dipolmoment in den Fulleren-Molekülen, die sich
dadurch an den Knoten und Bäuchen der stehenden Welle auf
verschiedenem Potential befinden, was eine Phasenverschiebung der
Materiewelle bewirkt. Etwas genauer: die Phase variiert mit P*cos(xg)^2,
wobei P die Lichtleistung ist und xg die Gitterkoordinate.
Besonders interessant an diesen Experimenten ist die Möglichkeit, das Hauptmaximum (die 0-te Ordnung) zu unterdrücken, indem man die Intensität der Lichtwelle passend wählt. Die nebenstehende Animation zeigt das Beugungsbild von C60 (v=120m/s) an einem grünen Lichtgitter (Gitterkonstante = (514/2)nm), wenn die Lichtleistung von 2 bis 40W verändert wird (Detektorposition x in µm, Abstand Gitter - Detektor 1,2m). Dabei wurden die Hochwerte mit (1+P/2) multipliziert, um die Kurven in vergleichbarer Höhe zu halten. In einer Maple-Animation sieht das relativ einfach aus. Aber in realen Experimenten muss man u.a. dafür sorgen, dass die Apparatur während der Messung um weniger als 1µm driftet (und auch mit dieser Genauigkeit justiert ist): Höchste Experimentierkunst! Anm.: In den realen Versuchen (s.u. Quelle) wurde in der stehenden Lichtwelle eine maximale Leistung von 9.5W verwendet. |
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Quelle:
Olaf Nairz, Björn Brezger, Markus Arndt and Anton Zeilinger:
"Diffraction of Complex Molecules by Structures Made of Light",
Phys. Rev. Lett. 87, 160401 (2001).
Siehe auch: Fullerene am Doppelspalt | Photon am Doppelspalt
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