Amerikanske forskere: Lys kan løfte genstande

Tænd for laseren, og dens lys vil kunne løfte genstande op i luften.

Det har amerikanske forskere nu vist er muligt.

I første omgang spår Grover Swartzlander fra Rochester Institute of Technology i USA, at anvendelserne vil findes inden for mikromaskiner og transport af små partikler i væske, men også ved design af solsejl til rumfart kan man udnytte principper for 'optisk løft'.

Swartzlander baserer forudsigelserne på teoretiske beregninger og eksperimenter med optisk løft af små stænger frembragt af lys fra lasere med en effekt på omkring 100 milliwatt.

Resultaterne er fremlagt i en artikel i online udgaven af Nature Photonics.

Optisk løft har samme effekt som aerodynamisk løft, men skyldes helt andre årsager.

Aerodynamisk løft opstår eksempelvis, når luft strømmer omkring flyvinger eller spoilere på biler (nedgående 'løft'). Aerodynamisk løft skyldes trykforskelle på oversiden og undersiden i henhold til Bernoullis princip.

Optisk løft har sammenhæng med strålingstrykket fra elektromagnetiske bølger, som blev forklaret af Maxwell og Bartoli for langt over 100 år siden (se sideboks).

Skønt strålingstrykket er svagt for makroskopiske objekter, kan en fokuseret laserstråle med en effekt på nogle få milliwatt resultere i en kraft, der måles i piconewton - og det er nok til give en synlig påvirkning.

Swartzlanders forskningsgruppe har som de første undersøgt, hvordan strålingstrykket under ensartet belysning kan udnyttes til at skabe et stabilt optisk løft for objekter, der som eksempelvis flyvinger og spoilere, er forskelligt formede på over- og undersiden.

Teori og eksperiment

Swartzlander har først beregnet sig til, hvordan strålingstrykket vil påvirke en stang i form af en overskåren cylinder med en rund side og en flad side, når den placeres i en jævn belysning.

Beregningerne viser, at kraftpåvirkningen afhænger af, hvordan stangen er placeret i forhold til lysets retning.

Det er tale om en relativ kompliceret beregning, for man skal tage nøje højde for, hvordan lyset reflekteres og brydes, når det rammer stangen.

Er den flade side opad, og den buede side nedad, er kraftpåvirkningen nedad, og stangen trykkes ned.

Stilles den flade side derimod skråt i forhold til lysets retning, vil kombinationen af reflekterede og brudte stråler derimod give et opadgående løft, som modvirker tyngdekraften, som kan holde stangen svævende.

Forskerne satte sig for at afprøve teorien i praksis.

De fremstillede små stænger med en længde på 14 mikrometer, der var formede så over- og underside havde forskellig form - uden det dog var muligt at opnå en perfekt flad side og en halvcirkelformet side, som beregningerne havde forudsat.

Stængerne blev anbragt i en lille væskefyldt glasbeholder og belyst med en laser med en bølgelængde på 975 nm og en effekt på 130 mW, som var fokuseret til pletstørrelse på 50 mikrometer.

Laserlyset satte stængerne i bevægelse, og eksperimenterne bekræftede, at det var muligt at opnå et stabilt optisk løft i en bevægelse med en hastighed af nogle få mikrometer i sekundet.

Store visioner

Forskerne spekulerer derfor nu i muligheden af at lade flere stænger i fællesskab virke som transportør i luften ved, at solens strålingstryk skubber stængerne fremad, så de holdes svævende på grund af det optiske løft.

Samtidig mener de, princippet kan udnyttes til at forbedre solsejl til interstellar rumfart.

Foreløbig har de kastet sig over yderligere studier, hvor de vil undersøge betydningen af forskellige faconer og materialer.

Dokumentation

J.C. Maxwell: A Treatise on Electricity and Magnetism kapitel XX
Historisk artikel om strålingstrykket af E.F. Nichols og G.F. Hull fra 1903

Emner : Fysik
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det er en virkelig epokegørende opdagelse. Mulighederne for at påvirke en kemisk reaktion, f.eks. i fremstilling af medicin eller nye materialer, er uendelige. Nobelpris.

  • 0
  • 0

Man har laenge vidst at photoner yder en svag reaktionskraft ( Sol-sejl, photon-raketer osv ) noget andet er at denne nye forskning skaffer en bedre matematisk/videnskabelig baggrund for at optimere efekten og udvide anvendelses-omraadet.

  • 0
  • 0

Da Tarup centret genåbnede i 1972 købte jeg en glaskugle med en mølle inden i, møllen var en lodret nål hvor der stak 4 rudeformede reflektorer udfra, reflektorerne var belagt med noget hvidt glinsende noget til max refleksion på den ene side og noget sort (sikkert aktivt kul) for max absorbtion på den anden side, der skulle ikke ret meget lys til før den snurrede lystigt, er det ikke det samme princip vi taler om?

  • 0
  • 0

Citat:"Tænd for laseren, og dens lys vil kunne løfte genstande op i luften."

YES - fedt man, så der den her endelig: Zorglub strålen fra Split & Co. Den har vi godt nok ventet længe på....

og hvad kan den så ..... læse læse læse .... Kraft: Piconeuton Hastighed:Micrometer pr. sec Special væskefyldt forsøgsopstilling.

Ahhh P*S, nothing to see - move on

-Eivind

  • 0
  • 0

Jeg gætter på at det er den her du mener:

Ja, den er meget tæt på at være den samme, den virker ifølge teksten kun ved lavt lufttryk dvs ved lavere tryk for at fjerne vindmodstanden, men ikke lavere end at temperaturforskellene i luften kan drive den rundt, den vil således ikke virke i rummet, så myth bustet.

Egentlig troede jeg det var noget nyt de havde fundet på, men hvis Sir William J. Crookes har haft sin siden år 1873, så er den jo ikke specielt ny.

  • 0
  • 0

Amerikanske forskere: Lys kan løfte genstande

Øhm, er det ikke netop derfor at Solen ikke kollapser på grund af sin egen tyngdekraft ?.

  • 0
  • 0

I Crookes radiometer giver strålingstrykket anledning til en roterende bevægelse. Her får forskerne ting til at svæve ved at skabe en opadgående kraft, der modvirker tyngdekraften - ved at lyse på genstanden. Selv om strålingstrykket også er nøglen til at forstå dette eksperiment, er det noget helt andet.

Der er ingen belysning på Solen udefra, så dette eksperiment har ingen som helst relation til, hvad der sker i Solen.

Strålingstrykket er en gammel opdagelse, her er tale om ny teknisk udnyttelse af strålingstrykket.

  • 0
  • 0

For mange år siden - i 80'erne - havde illustreret videnskab en artikkel der beskrev hvordan rumskibe kunne opnå en hastighed nær lysets, ved hjælp af et solsejl. Så anvendelsesmuligheden har været kendt længe, og også at fotonens impulsmoment, kan skubbe til genstande.

Du kan også nedkøle ved hjælp af fotonerne fra lys. Har du en partikkel, der belyses fra begge sider, vil lysets impuls skubbe til den. Er den i ro, så vil den påvirkes med lige stor kraft fra begge sider. Bevæger den sig, så vil være en forskel i bølgelængden, og dermed impulsen, som modvirker bevægelsen, og denne kraftforskel kan påvirke partiklen, således den kan holdes i ro. http://www.nbi.ku.dk/spoerg_om_fysik/fysik...

Det er således langtfra en ny opdaget effekt, at lysets impuls "skubber" til partikler.

  • 0
  • 0

Nej det er ikke en ny opdagelse, at lyset skubber - jeg har jo netop henvist til Maxwell og Bartoli.

Laserkøling er velkendt, men det er ikke det, som denne artikel drejer sig om.

Det er første gang, at man har lavet et optisk løft - som en analogi til et aerodynamisk løft. Det påstår forskerne selv, og jeg har ikke kendskab til, at det ikke skulle være rigtigt.

Dette forskningsresultat er ikke en forudsætning for et lave solsejl, men det kan være muligvis være med til at forbedre dem.

Så håber jeg, det er klart, hvad der er nyt og hvad der er velkendt.

  • 0
  • 0

ja eller den gl historie om de to tosser, den ene tænder en lygte og spørger den anden om han tør gå op ad strålen,- ja hvis du lover ikkke at slukke når jeg er helt oppe.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten