18 mei 2009
Licht reflecteert niet altijd op dezelfde manier
Een bundel gefocusseerd licht die op een spiegel valt gedraagt zich
anders dan een bundel evenwijdig licht en houdt zich daarmee niet aan
de al in de klassieke oudheid geformuleerde wet van de reflectie.
Onderzoekers van het Huygens Laboratorium van de Universiteit Leiden
en de Stichting FOM tonen dit aan in een publicatie in het
gerenommeerde tijdschrift Nature Photonics.
Figuur 1. Schematische weergave van de verschuiving van het
zwaartepunt van een gefocusseerde lichtbundel bij reflectie
vergroten Figuur 1. Schematische weergave van de verschuiving van het
zwaartepunt van een gefocusseerde lichtbundel bij reflectie
De lengte van de pijlen toont de intensiteit van de verschillende
lichtstralen voor en na reflectie. De twee glooiende curven tonen de
bijbehorende intensiteitprofielen; de hoekverschuiving is aangegeven
met het symbool DQ.
De wet van de reflectie werd al rond het jaar 300 v.Chr. geformuleerd
door Euclides van Alexandrië in zijn boek Katoptrica `Over de
terugkaatsing van lichtstralen'. Deze wet beschrijft dat de hoek van
inval en uittree hetzelfde zijn. Maar dat geldt alleen voor bundels
evenwijdig licht. Wordt de spiegel belicht met een bundel gefocusseerd
licht - met de stralen in een brandpunt samengetrokken - dan blijkt
deze wet zijn geldigheid te verliezen voor het zwaartepunt van de
bundel.
In eerder onderzoek is al aangetoond dat het zwaartepunt van de
gereflecteerde bundel op de spiegel verschoven kan zijn ten opzichte
van de inkomende bundel. Dit effect is genoemd naar zijn onderzoekers
en heet sinds zijn ontdekking de Goos-Hänchen-verschuiving. De Leidse
onderzoekers onder leiding van prof.dr. Han Woerdman, hebben nu
aangetoond dat het zwaartepunt van de bundel ook op grote afstand van
de spiegel kan verschuiven en wel over een aanzienlijke fractie van de
bundelgrootte.
Ze beschrijven onder welke condities een hoekverschuiving optreedt en
ze benadrukken de belangrijke rol die de optische polarisatie - de
trillingsrichting van de elektrischeveldcomponent - hierbij kan
spelen. De verschuiving van de gemiddelde reflectiehoek die de
onderzoekers voorspeld en waargenomen hebben, is van belang voor
allerhande optische precisiemetingen.
Dit onderzoek werd mede gefinancierd door de Stichting voor
Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) en het Zevende Raamprogramma
voor Onderzoek van de Europese Commissie.
Referentie:
Publicatie in Nature Photonics van 17 mei 2009:
'Observing angular deviations in the specular reflection of a light
beam'.
Auteurs: M. Merano, A. Aiello, M.P. van Exter and J.P.Woerdman.
Meer informatie: dr. M.P. (Martin) van Exter, Universiteit Leiden,
tel. +31 (0)71 527 59 27.
Meer informatie
Contactperso(o)n(en): Melissa Breedijk