Laser-Traktorstrahl

Physikalische Grundlagen, Information und Fragen zu Lasern.

Moderator: ekkard

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R3N3
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Laser-Traktorstrahl

Beitrag von R3N3 » Sa 27 Jan, 2018 8:44 pm

Hallo zusammen.

Es tut mir ja ehrlich leid, wenn ich mit DAU-Fragen zur Laserphysik langsam nerve...

Aber basierend auf dem Thread von Marco und dem darin enthaltenen Link zum Artikel habe ich mir die für das Verfahren maßgebliche https://www.nature.com/articles/nature2 ... entlichung der Autoren etliche Male durchgelesen und zwar die Idee und das Ergebnis verstanden, aber leider auch nach längerer Suche keine für mich verständliche Erklärung finden können, wie
eine Art Laser-Traktorstrahl [...] ein einzelnes Zellulosekügelchen einfängt und an jede Stelle bewegt, an der ein farbiger Bildpunkt erscheinen soll
Kann mir jemand erklären (oder es zumindest versuchen), wie oder basierend auf welchem Effekt es möglich ist, mit Licht Teile einzufangen und an Ort und Stelle im Raum zu fixieren oder zu lenken?

Liebe Grüße, Rainer

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ekkard
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Re: Laser-Traktorstrahl

Beitrag von ekkard » Sa 27 Jan, 2018 10:02 pm

R3N3 hat geschrieben:
Sa 27 Jan, 2018 8:44 pm
Kann mir jemand erklären (oder es zumindest versuchen), wie oder basierend auf welchem Effekt es möglich ist, mit Licht Teile einzufangen und an Ort und Stelle im Raum zu fixieren oder zu lenken?
Den angeführten Artikel gibt es auch auf Deutsch: hier. Dort wird das (Zellulose-) Kügelchen per Ultraschallfeld geführt. Das Kügelchen erfährt in einem Ultraschallfeld geeigneter Wellenlänge und Raumverteilung (Interferenz) eine Kraft, die von der lokalen Auslenkung der Luftschwingungen abhängt und stets so gerichtet ist, dass das Kügelchen in den "ruhigeren Bereich" ausweicht (ins räumliche Wellental). Das Ultraschallfeld wird nun durch ein Array von Ultraschallgebern räumlich so moduliert, dass das Kügelchen wild in Spiralbahnen umläuft. Es erreicht somit jeden Punkt innerhalb eines bestimmten Raumvolumens. Die Laser dienen nur der Beleuchtung. Sie werden je nach der Stellung des Kügelchens im Raum mit ROT, (hell-) GRÜN oder BLAU angeblitzt, wie es dem Farbschema des Originals entspricht.

Das kann man sich genauso wie bei einem Farbfernseher vorstellen, mit dem Unterschied, dass der leuchtende Fleck im Raum herumgeführt wird. Die Geschwindigkeit ist so hoch, dass das menschliche Auge der Bewegung nicht im einzelnen folgen kann, wie das auch beim Farbfernseher der Fall ist.

Übrigens kann man entsprechend kleine Teilchen (Moleküle, Atome) mit den viel kurzwelligeren Laserstrahlen in kleinen Raumbereichen hin und her schieben. Die Kräfte sind hier allerdings elektromagnetischer Natur, funktioniert also nur für geladene Teilchen oder wenigstens solche mit einem Dipolmoment. Es handelt sich auch in diesem Falle genau genommen um eine elektromagnetische Feldstruktur mit Wellentälern (neben -Bergen), die von den Teilchen "aufgesucht" werden. Es genügt also nicht ein einzelner Laser, sondern man muss die Strahlen geeignet überlagern.
Mit freundlichen Grüßen
Ekkard

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R3N3
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Re: Laser-Traktorstrahl

Beitrag von R3N3 » So 28 Jan, 2018 3:57 pm

Danke für die Erklärung. Ich glaub ich hab im Originaltext das Procedere etwas missverstanden, Dein deutscher Text hat da für Aufklärung gesorgt. Für Ultraschall war mir der Effekt klar und nachvollziehbar, da ja durch den Schalldruck Moleküle der Luft in Schwingung versetzt werden. Dass es da Überlagerungen und stehende Wellen gibt ist auch logisch. Aber Licht? Huh da muss ich mich nochmal ein bißchen physikalisch belesen glaub ich.

LG, Rainer

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