조명을 받은 물방울은 '광학 원자'를 생성합니다.

[아름이]

조명을 받은 물방울은 '광학 원자'를 생성합니다.
날짜:
2023년 1월 31일
원천:
예테보리 대학교
요약:
물방울에 빛을 비추면 원자에서 일어나는 것과 유사한 효과가 나타납니다. 이것은 원자가 어떻게 작동하는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

물방울에 빛을 비추면 원자에서 일어나는 것과 유사한 효과가 나타납니다. 이것은 원자가 어떻게 작동하는지 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 예테보리 대학의 연구원들이 새로운 저널 기사에 썼습니다.

런던에 있는 세인트 폴 대성당 돔의 벽 옆에서 속삭이면 그 소리가 돔의 벽 전체에 반사되어 반대쪽에서도 들립니다. 이것이 바로 대성당의 돔이 '속삭이는 갤러리'라고 불리는 이유입니다.

광선을 물방울에 비추면 같은 효과가 나타납니다. 빛의 광선은 물방울의 내벽에서 계속해서 반사되어 물방울 내부를 돌고 있습니다. 그 둘레가 빛의 파장의 배수가 되면 대성당의 돔 안에서 소리가 나는 것처럼 공명 현상이 일어나 물방울이 더 밝게 빛난다.

물방울이 깜박입니다

Javier Marmolejo는 "레이저 빛을 이용한 실험에서 우리는 빛이 물방울 내부에 갇히는 것을 볼 수 있었다. 물방울이 증발로 인해 수축할 때 공명 현상을 만들기 위해 크기가 맞을 때마다 깜박이는 것처럼 보인다"고 말했다. Physical Review Letters에 발표된 새로운 연구의 주요 저자인 예테보리 대학의 물리학 박사 과정 학생입니다.

노벨상을 수상한 광학 핀셋 기술 덕분에 연구원들은 두 방향에서 목표로 하는 레이저 빔을 사용하여 물방울을 가둘 수 있습니다. 레이저 빔은 물방울에서 굴절되고 산란되어 빛을 내부에 가둡니다.

세인트 폴 대성당의 돔 크기는 변경할 수 없지만 물방울은 증발하면서 크기가 바뀝니다. 그런 다음 연구원들은 다양한 파장의 빛에 의해 조명될 때 전자가 원자에서 방출될 때 발생하는 것과 유사한 방식으로 물방울이 어떻게 번쩍이는지를 발견했습니다. 그들은 또한 산란이 가장 클 때 물방울의 크기인 공진이 원자의 에너지 준위와 어떻게 일치하는지 설명하기 위해 양자 역학 비유를 사용할 수 있었습니다. 이것은 크기가 다양할 수 있다는 추가 보너스가 있는 물방울을 원자 모델로 만듭니다. 원자가 어떻게 작동하는지 이해하기 위한 모델이면서 빛이 산란되는 방식에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다.

약물 연구에 유용

"물방울은 원자보다 약 100,000배 크기 때문에 우리는 육안으로 볼 수 있는 원자의 모델인 '광학 원자'를 얻습니다."라고 Javier Marmolejo는 말합니다.

레이저 분광법은 원자와 분자의 에너지 수준, 결합 및 구조에 대한 데이터를 생성합니다. 마찬가지로 물방울에서 산란된 빛의 스펙트럼은 실제 물방울에 대한 데이터를 생성합니다. 이것은 매우 정밀하게 미세한 물방울의 증발 속도를 측정하는 데 사용될 수 있다고 연구원들은 말합니다. 이 발견은 물 이외의 액체에 적용될 수 있으며 예를 들어 약물에 사용되는 흡입기의 에어로졸 방울을 연구할 때 유용할 수 있습니다. 연구원들은 또한 이 기술이 수질을 분석하는 새로운 방법을 제공한다는 점에 주목합니다.

"물에 있는 소량의 오염 물질은 물방울이 번쩍이는 방식을 변경하여 물방울의 화학적 또는 생물학적 오염 물질을 빠르고 쉽게 측정할 수 있는 가능성을 열어줍니다."라고 Javier Marmolejo는 말합니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/