Ребристое зеркало - Ridged mirror

«Зеркало Френеля» перенаправляется сюда. Для технологии оптического зеркала, аналогичной Линза Френеля, видеть Отражатель Френеля.

В атомной физике ребристое зеркало (или же ребристое атомное зеркало, или же Дифракционное зеркало Френеля) является своего рода атомное зеркало, предназначенный для зеркального отражения нейтральных частиц (атомы ), приходящие под скользящим углом падения, характеризующиеся следующим: Чтобы уменьшить среднее притяжение частиц к поверхности и увеличить отражательную способность, эта поверхность имеет узкие выступы.^[1]

Отражательная способность ребристых атомных зеркал

Различные оценки эффективности квантовое отражение волн от ребристое зеркало обсуждались в литературе. Во всех оценках явно используется теория де Бройля о волновых свойствах отраженных атомов.

Масштабирование силы Ван-дер-Ваальса

Гребни усиливают квантовое отражение от поверхности, уменьшая эффективную постоянную ${displaystyle ~C~}$ из ван дер Ваальс притяжение атомов к поверхности. Такая интерпретация приводит к оценке коэффициента отражения

${displaystyle displaystyle rapprox r_{0}!left({frac {ell }{L}}C,!~Ksin( heta )ight)}$,

куда ${displaystyle ~ell ~}$ ширина гребней, ${displaystyle ~L~}$ расстояние между гребнями, ${displaystyle displaystyle ~ heta ~}$ является угол скольжения, и ${displaystyle ~K=mV/hbar ~}$ это волновое число и ${displaystyle ~r_{0}(C,k)~}$ коэффициент отражения атомов с волновым числом ${displaystyle ~k~}$ с плоской поверхности при нормальном падении. Такая оценка предсказывает усиление отражательной способности на увеличивать периода ${displaystyle ~L~}$; эта оценка верна при ${displaystyle KL!~ heta ^{2}ll 1}$. Видеть квантовое отражение для приближения (подгонки) функции ${displaystyle ~r_{0}~}$.

Интерпретация как эффект Зенона

Для узких гребней с большим периодом ${displaystyle L}$, гребни просто перекрывают часть волнового фронта. Тогда это можно интерпретировать с точки зрения Дифракция Френеля^[2][3] из волна де Бройля, или Зенон эффект;^[4] такая интерпретация приводит к оценке отражательной способности

${displaystyle ~displaystyle rapprox exp !left(-{sqrt {8!~K!~L}}~ heta ight)~}$,

где угол скольжения ${displaystyle displaystyle ~ heta ~}$ должен быть маленьким. Эта оценка предсказывает усиление отражательной способности на снижение периода ${displaystyle ~L~}$. Эта оценка требует, чтобы ${displaystyle ~ell /Lll 1~}$.

Фундаментальный предел

Для эффективных ребристых зеркал обе приведенные выше оценки должны предсказывать высокую отражательную способность. Это подразумевает уменьшение как ширины, так и ${displaystyle ell }$ гребней и периода, ${displaystyle L}$. Ширина гребней не может быть меньше размера атома; это устанавливает предел производительности ребристых зеркал.^[5]

Применение ребристых зеркал

Ребристые зеркала еще не поступили на рынок, хотя можно отметить определенные достижения. Отражательная способность ребристого атомного зеркала может быть на несколько порядков лучше, чем у плоской поверхности. Использование ребристого зеркала в качестве атомного голограмма был продемонстрирован. В работах Симидзу и Фудзиты^[6] атомная голография достигается с помощью электродов, имплантированных в SiN₄ пленка над атомным зеркалом, или, может быть, как само атомное зеркало.

Ребристые зеркала также могут отражать видимый свет;^[5] однако для световых волн характеристики не лучше, чем у плоской поверхности. В качестве фокусирующего элемента атомно-оптической системы с субмикрометровым разрешением предлагается использовать эллипсоидальное ребристое зеркало (атомный наноскоп ).

Смотрите также

• Атомное зеркало
• Квантовое отражение
• Атомный наноскоп
• Зенон эффект
• Волна материи

Рекомендации

1. Ф. Шимицу; Дж. Фудзита (2002). «Гигантское квантовое отражение атомов неона от ребристой поверхности кремния». Журнал Физического общества Японии. 71 (1): 5–8. arXiv:физика / 0111115. Bibcode:2002JPSJ ... 71 .... 5S. Дои:10.1143 / JPSJ.71.5.
2. Д.Кузнецов; Х. Оберст (2005). «Рассеяние волн на ребристых зеркалах» (PDF). Физический обзор A. 72 (1): 013617. Bibcode:2005PhRvA..72a3617K. Дои:10.1103 / PhysRevA.72.013617.
3. Х. Оберст; Д.Кузнецов; К. Шимидзу; Дж. Фуджита; Ф. Симидзу (2005). "Дифракционное зеркало Френеля для атомной волны". Письма с физическими проверками. 94 (1): 013203. Bibcode:2005PhRvL..94a3203O. Дои:10.1103 / PhysRevLett.94.013203. HDL:2241/104208. PMID  15698079.
4. Д.Кузнецов; Х. Оберст (2005). «Отражение волн от выступающей поверхности и эффект Зенона». Оптический обзор. 12 (5): 1605–1623. Bibcode:2005ОптРв..12..363К. Дои:10.1007 / s10043-005-0363-9.
5. Д.Кузнецов; Х. Оберст; К. Симидзу; А. Нойман; Ю. Кузнецова; Ж.-Ф. Биссон; К. Уэда; С. Р. Дж. Брюк (2006). «Ребристые атомные зеркала и атомный наноскоп». Журнал физики B. 39 (7): 1605–1623. Bibcode:2006JPhB ... 39,1605K. CiteSeerX  10.1.1.172.7872. Дои:10.1088/0953-4075/39/7/005.
6. Ф. Шимицу; Дж. Фуджита (2002). «Голограмма отражательного типа для атомов». Письма с физическими проверками. 88 (12): 123201. Bibcode:2002ПхРвЛ..88л3201С. Дои:10.1103 / PhysRevLett.88.123201. PMID  11909457.