1 - Hypersound und Lichteffekte – feinste Akustik für die Optik [ID:12838]
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Also, guten Morgen erstmal allerseits und ich möchte Ihnen heute einen Einblick geben

in die Forschung meiner Forschungsgruppe, der Max-Planck-Institut des Lichts.

Wie schon gesagt, wir beschäftigen uns mit der Wechselwirkung von Licht und Schall, also

mit Optik und Akustik und schauen uns das auch im Quanten-Retim an.

Bevor ich anfange auch ein paar Grundlagen zu wiederholen, an die sich vielleicht noch

von der Schule her erinnern, möchte ich ein paar Fotos aus dem Labor zeigen.

Zum Beispiel haben wir da einen optischen Tisch mit diesen gelben Kabeln, das sind tatsächlich

Glasfasern, die sind umantelt mit Plastik, damit sie nicht zerbrechen, sehr einfach.

Wir haben andere Komponenten, zum Beispiel Halter, an denen man dann Spiegel befestigen

kann oder Filter, Detektoren.

Das hier ist eine Vorform einer optischen Faser.

Optische Faser können aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, das ist jetzt ein Polymer

zum Beispiel, da habe ich auch einige mitgebracht, da können Sie sich nachher auch hier unten

ansehen.

Dann hängt es davon ab, ob man ordentlich ist oder nicht, entweder es sieht ungefähr

so aus oder vielleicht so.

Auf dieses Bild werde ich später nochmal zurückkommen, dann werde ich auch erklären,

was das alles sein soll.

Okay, dann lassen Sie uns mal mit den einfachen Sachen beginnen.

Erstmal, was ist Hypersound?

Das habe ich so schön im Titel formuliert und um das zu verstehen, ist es wichtig zu

wissen, was ist Sound, was ist also Schall?

Gerade eben passiert genau das, ich spreche zu Ihnen, das heißt, ich mache mit meinen

Stimmbändern, mache ich sozusagen, dass die Luft vibriert, also es gibt Dichtewellen,

Schallwellen und die dringen an Ihr Ohr, an Ihr Trommelfell, Ihr Trommelfell fängt an

zu vibrieren und gibt dann ein Signal ans Gehirn.

Das ist zum Beispiel so eine Dichtewelle, das bedeutet, dass die Moleküle an einigen

Stellen dichter zusammen sind und an einigen weniger dicht und die propagieren sozusagen

zu Ihrem Ohr, diese Schallwellen.

Nun hängt es davon ab, was wir genau hören, da würde ich gerne über Töne sprechen,

Instrumente erzeugen, unterschiedliche Schallwellen, auch Lärm sind Schallwellen, also sagen wir

mal, eine Gitarre klingt anders als eine Trompete, als ein Klavier, wir würden jetzt nicht sagen,

dass ein Flugzeug oder Verkehrslärm Töne ergibt, aber im Grunde sind es auch Schallwellen

und mit unterschiedlichen Frequenzen.

Wir hören ungefähr vom Herz bis zum Kiloherzbereich, jüngere Menschen ein bisschen höher, Hunde

können noch viel höher hören, deswegen gibt es auch diese Hundepfeifen und Fledermäuse

können noch sehr viel höher hören, die erzeugen auch sehr laute Ultraschalltöne, wenn wir

nachts Ultraschall hören könnten, wäre das eine sehr hohe Lärmbelästigung.

Da sind wir aber immer noch nicht im Hypersound, weil Ultraschall also über Kiloherz geht,

Hypersound ist Gigahertz, Giga das ist 10 hoch 9, also eine 1 mit 9 Nullen, das ist also

sehr hochfrequenter Schall und das ist der Schall, mit dem wir uns beschäftigen.

Jetzt habe ich sehr viel über Frequenz gesprochen, was ist überhaupt eine Frequenz, können wir

uns zum Beispiel unseren Herzschlag veranschaulichen, wenn wir langsam gehen, haben wir einen

niedrigeren Herzfrequenz, wenn wir zum Beispiel die Treppen hinaufrennen, haben wir eine

höhere Herzfrequenz, das heißt, das sind also unterschiedliche Frequenzen und es hängt

damit zusammen, wie viel Schläge pro Minute wir aufnehmen.

Es gibt auch wie gesagt die Schallfrequenz, das bedeutet, wie dicht diese dichte Schwankungen

zusammen sind und Radiofrequenzen sind uns auch sehr gut bekannt.

Der Unterschied ist, also in allen Fällen benutzen wir das Wort Frequenz, der Unterschied

sind diese Arten von Schallwellen, Radiowellen sind elektromagnetische Wellen, Schallwellen

Teil einer Videoserie :

Presenters

Prof. Dr. Birgit Stiller Prof. Dr. Birgit Stiller

Zugänglich über

Offener Zugang

Dauer

00:42:54 Min

Aufnahmedatum

2020-02-08

Hochgeladen am

2020-02-18 08:31:17

Sprache

de-DE

Licht und hochfrequenter Schall sind zwar von Natur aus sehr unterschiedlich, können aber in bestimmten Fällen miteinander wechselwirken. Dieser Effekt der nichtlinearen Optik nennt sich Brillouinstreuung. In diesem Vortrag erkläre ich anschaulich die physikalischen Grundlagen von Licht und Schall und zeige die interessanten Konsequenzen dieser optoakustischen Wechselwirkung. Hochfrequente Schallwellen können zum Beispiel als Speichermedium für optische Information dienen – anstatt mit Lichtgeschwindigkeit bewegt sich dann die optische Information 100000 Mal langsamer mit der Geschwindigkeit des Schalls. Auch hochpräzise optische Sensoren zum Schutz von Gebäuden und Brücken basieren auf diesem Phänomen.

Tags

Optoakustik Brillouinstreuung Optomechanik Faseroptik optische Sensoren optische Kommunikation nichtlineare Optik
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