Espejo estriado

El "espejo de Fresnel" vuelve a dirigir aquí. Para la tecnología de espejo óptico que es análoga a una lente de Fresnel , consulte el reflector de Fresnel .

En la física atómica, un espejo estriada (o estriada espejo atómica , o espejo de difracción de Fresnel ) es un tipo de espejo atómica , diseñado para la reflexión especular de partículas neutras ( átomos ) que vienen en un pastoreo ángulo de incidencia . Para reducir la atracción media de partículas a la superficie y aumentar la reflectividad, esta superficie tiene crestas estrechas.^[1]

Reflectividad de espejos atómicos estriados

En la literatura se discutieron varias estimaciones de la eficiencia de la reflexión cuántica de ondas de un espejo estriado . Todas las estimaciones utilizan explícitamente la teoría de De Broglie sobre las propiedades de onda de los átomos reflejados.

Escala de la fuerza de van der Waals

Las crestas mejoran la reflexión cuántica de la superficie, reduciendo la constante efectiva de la atracción de van der Waals de los átomos a la superficie. Tal interpretación conduce a la estimación de la reflectividad${\displaystyle ~C~}$

${\displaystyle \displaystyle r\approx r_{0}\!\left({\frac {\ell }{L}}C,\!~K\sin(\theta )\right)}$,

donde es el ancho de las crestas, es la distancia entre las crestas, es el ángulo rasante y es el número de onda y es el coeficiente de reflexión de los átomos con el número de onda de una superficie plana en la incidencia normal. Tal estimación predice el aumento de la reflectividad al aumentar el período ; esta estimación es válida en . Consulte la reflexión cuántica para la aproximación (ajuste) de la función .${\displaystyle ~\ell ~}$${\displaystyle ~L~}$${\displaystyle \displaystyle ~\theta ~}$${\displaystyle ~K=mV/\hbar ~}$${\displaystyle ~r_{0}(C,k)~}$${\displaystyle ~k~}$${\displaystyle ~L~}$${\displaystyle KL\!~\theta ^{2}\ll 1}$${\displaystyle ~r_{0}~}$

Interpretación como efecto Zeno

Para crestas estrechas con un período grande , las crestas solo bloquean la parte del frente de onda. Entonces, se puede interpretar en términos de la difracción de Fresnel ^{[2] [3]} de la onda de Broglie , o el efecto Zeno ; ^[4] tal interpretación lleva a estimar la reflectividad${\displaystyle L}$

${\displaystyle ~\displaystyle r\approx \exp \!\left(-{\sqrt {8\!~K\!~L}}~\theta \right)~}$,

donde se supone que el ángulo de pastoreo es pequeño. Esta estimación predice una mejora de la reflectividad en la reducción del período . Esta estimación requiere eso .${\displaystyle \displaystyle ~\theta ~}$${\displaystyle ~L~}$${\displaystyle ~\ell /L\ll 1~}$

Límite fundamental

Para espejos con estrías eficientes, ambas estimaciones anteriores deberían predecir una alta reflectividad. Esto implica la reducción tanto del ancho de las crestas como del período . El ancho de las crestas no puede ser menor que el tamaño de un átomo; esto establece el límite de rendimiento de los espejos estriados. ^[5]${\displaystyle \ell }$${\displaystyle L}$

Aplicaciones de espejos estriados

Los espejos acanalados aún no se comercializan, aunque se pueden mencionar algunos logros. La reflectividad de un espejo atómico estriado puede ser órdenes de magnitud mejor que la de una superficie plana. Se ha demostrado el uso de un espejo estriado como holograma atómico . En el trabajo de Shimizu y Fujita, ^{[6] la} holografía del átomo se logra mediante electrodos implantados en _una película de SiN ₄ sobre un espejo atómico, o tal vez como el espejo atómico mismo.

Los espejos estriados también pueden reflejar la luz visible ; ^[5] sin embargo, para las ondas de luz, el rendimiento no es mejor que el de una superficie plana. Se propone un espejo estriado elipsoidal como elemento de enfoque para un sistema óptico atómico con resolución submicrométrica ( nanoscopio atómico ).

Ver también

• Espejo atómico
• Reflexión cuántica
• Nanoscopio atómico
• Efecto zeno
• Ola de materia

Referencias

1. F. Shimizu; J. Fujita (2002). "Reflexión cuántica gigante de átomos de neón de una superficie de silicio estriada". Revista de la Sociedad de Física de Japón . 71 (1): 5–8. arXiv : física / 0111115 . Código bibliográfico : 2002JPSJ ... 71 .... 5S . doi : 10.1143 / JPSJ.71.5 .
2. D. Kouznetsov; H.Oberst (2005). "Dispersión de ondas en espejos estriados" (PDF) . Physical Review A . 72 (1): 013617. Código Bibliográfico : 2005PhRvA..72a3617K . doi : 10.1103 / PhysRevA.72.013617 .
3. H.Oberst; D. Kouznetsov; K.Shimizu; J.Fujita; F. Shimizu (2005). "Espejo de difracción de Fresnel para una onda atómica". Cartas de revisión física . 94 (1): 013203. Código Bibliográfico : 2005PhRvL..94a3203O . doi : 10.1103 / PhysRevLett.94.013203 . hdl : 2241/104208 . PMID 15698079 . 
4. D. Kouznetsov; H.Oberst (2005). "Reflexión de ondas de una superficie estriada y el efecto Zeno". Revisión óptica . 12 (5): 1605-1623. Código Bibliográfico : 2005OptRv..12..363K . doi : 10.1007 / s10043-005-0363-9 .
5. D. Kouznetsov; H. Oberst; K. Shimizu; A. Neumann; Y. Kuznetsova; J.-F. Bisson; K. Ueda; SRJ Brueck (2006). "Espejos atómicos estriados y nanoscopio atómico". Journal of Physics B . 39 (7): 1605–1623. Código bibliográfico : 2006JPhB ... 39.1605K . CiteSeerX 10.1.1.172.7872 . doi : 10.1088 / 0953-4075 / 39/7/005 . 
6. F.Shimizu; J.Fujita (2002). "Holograma de tipo reflexión para átomos". Cartas de revisión física . 88 (12): 123201. Código bibliográfico : 2002PhRvL..88l3201S . doi : 10.1103 / PhysRevLett.88.123201 . PMID 11909457 .