Misurare la luce attraverso piccoli fori

Per la prima volta, una squadra di scienziati olandesi, tedeschi e sudcoreani ha mostrato in che modo la luce si può infilare attraverso qualsiasi foro, senza tener conto della sua
dimensione, usando la radiazione Terahertz (THz).

Si prevede che le loro conclusioni, che sono state recentemente pubblicate sulla rivista Optics Express, contribuiscano allo sviluppo della microscopia terahertz (THz) e della
microspettroscopia THz.

Per lungo tempo gli scienziati non si sapevano spiegare come poteva la luce passare attraverso un foro più piccolo rispetto alla metà della lunghezza d’onda della luce usata.
«Questo processo non è mai stato mappato in modo opportuno, principalmente poiché non si disponeva della tecnologia necessaria,» ha spiegato il coautore, il prof. Paul
Planken della Delft University of Technology con sede nei Paesi Bassi.

Usando la cosiddetta «radiazione THz», che è una radiazione lontana dall’infrarosso con una frequenza di circa 1000 miliardi di Hz, i ricercatori sono stati in grado di
mostrare che le misurazioni vicino a un foro sono possibili quando abbastanza luce può attraversarlo, anche se è fino a 50 volte più piccolo rispetto alla lunghezza d’onda
utilizzata.

La radiazione THz misura la forza del campo elettrico della luce passante vicino al foro e non, come viene fatto di solito, l’intensità della luce passante. I valori del campo elettrico
possiedono la capacità di offrire ai ricercatori maggiori informazioni su come si comporta la luce in queste situazioni rispetto ai valori relativi all’intensità.

La forza del campo elettrico viene misurata calcolando l’indice di rifrazione di un cristallo vicino al foro usando un raggio laser. Si verificano leggeri cambiamenti nell’indice di rifrazione
del cristallo quando si trova in un campo elettrico variabile. Misurando le differenze nell’indice di rifrazione, i ricercatori possono fare delle stime sulla forza del campo elettrico della
luce vicino al foro.

Si prevede che queste scoperte portino dei miglioramenti nel lungo periodo alla microscopia terahertz, che è potenzialmente un’interessante nuova tecnica di imaging, e alla
microspettroscopia THz, una tecnica per identificare minuscole quantità di sostanze usando la luce.

Questa ultima ricerca conferma il cosiddetto «modello di Buowkamp», così chiamato in onore del ricercatore olandese che lavorò presso l’azienda olandese Philips circa
58 anni fa. Bouwkamp non solo aveva previsto che la forza del campo elettrico sarebbe stata maggiore sul bordo dei fori, ma aveva anche detto che la forza del campo sarebbe diminuita col
diminuire della frequenza della luce THz usata.

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