Osynligt material

Optisk koherenstomografi kan få en skarp bild genom genomskinliga medier, men endast för måttlig spridning. För starkare spridning är dess tillämplighet begränsad. Andra metoder är mer framgångsrika med högre spridning, men de är invasiva, i den meningen att de kräver förmågan att modifiera förhållanden runt ett objekt, såsom placering av en detektor eller icke-linjärt material.

Tillämpningsområdet för dessa metoder är begränsat både av dess invasiva natur och av möjligheterna till begränsad upplösning. Teamet som leds av läkaren Allard Mosk lyckades representera ett fluorescerande föremål gömt bakom ett spridningsskikt.

Osynlighet.

1. Metoden som utvecklats av MOSK-teamet har en relativt enkel inställning, som schematiskt visas i Figur 1. En komplex stackdetektor. Skärmen är en jorddiffusor. För att stimulera ett föremåls fluorescens avfyras en grön diodlaser mot föremålet, men först korsar en ogenomskinlig skärm. Ett fläckmönster visas på andra sidan skärmen, och detta läggs på objektet.

Figur 1 inrätta ett experimentellt lån: Bertolotti et al. Fläckeffekten är ett välkänt fenomen som härrör från störningar av många vågor med samma frekvens, med slumpmässiga faser och amplituder. Ett välkänt exempel är när en laserstråle lyser på en grov yta. En slumpmässig ritning visar det synliga med mörka och ljusa områden som liknar en yta med salt och peppar fördelat på toppen.

I vår inställning som beskrivs ovan skapar dessa områden av objektet upplyst av de ljusa delarna av fläcken en stor fluorescens att dessa områden belyses av de mörkare delarna av fläcken. Den totala intensiteten som når detektorn är proportionell mot integralen av fläckmönstret över hela objektets yta. Trots det faktum att den rumsliga informationen som överförs av ljus skyddas av diffusorskärmen och detektorn inte kan lösa bilden, behåller den överförda fluorescensen fortfarande information om överlappningen mellan objektets svar och fläckintensitetsmönstret på objektet.

Mycket genialt har MOSK-teamet utvecklat en metod för att avkoda sådan information och extrahera objektets fluorescerande svar, vilket skapar den önskade bilden. För att uppnå detta skannade de infallsvinkeln för den gröna lasern på skärmen. Detta fick fläckmönstret att röra sig runt objektet. Nyckelelementet här är att när denna rotationsvinkel för lasern är tillräckligt liten ändrar inte fläckmönstret sin rumsliga fördelning utan översätts endast av avstånd.

Genom att skanna laservinkeln i ett litet område innehåller detektorns intensitet, för alla mätningar i området, en överlappning mellan objektets svar och samma fläckmönster.

OSYNLIGT translate: invisibly.

Efter att ha mätt den totala intensiteten beroende på skanningsvinkeln och använt matematiska manipulationer med data, separerade teamet autokorrelationen av fläckmönstret från autokorrelationen av det fluorescerande objektet. Formellt kan autokorrelation inte inverteras för att bilda det ursprungliga objektet, även om en ungefärlig inversion fortfarande är möjlig. Iterativa algoritmer som utvecklats för astronomi och Röntgenstrålningsapplikationer har använts här för att rekonstruera bilden.

Denna vibration motsvarar i två dimensioner oscillationen av en klockans pendel. Den roterar symmetriskt fram och tillbaka om någon form av mitt - eller mitt-vertikal position. Atom-och molekylära oscillationsfrekvenser kan vara i genomsnitt i storleksordningen en cykel per sekund av terahertzstrålning. När en ljusvåg med en given frekvens träffar ett material med partiklar som har samma eller resonansoscillationsfrekvenser, kommer dessa partiklar att absorbera ljusvågens energi och omvandla den till termisk energi av oscillerande rörelse.

Eftersom olika atomer och molekyler har olika naturliga vibrationsfrekvenser absorberar de selektivt olika frekvenser eller delar av det infraröda ljusspektret. Reflektionen och överföringen av ljusvågor uppstår eftersom frekvenserna för ljusvågor inte motsvarar de naturliga resonansfrekvenserna för vibrationer av föremål. När infrarött ljus av dessa frekvenser träffar ett objekt reflekteras eller överförs energin.

Om objektet är transparent överförs ljusvågor till närliggande atomer genom huvuddelen av materialet och återinförs på motsatt sida av objektet. Sådana ljusvågfrekvenser sägs överföras. Nästan alla fasta ämnen reflekterar en del och absorberar en del av det inkommande ljuset. När ljuset faller på ett metallblock kolliderar det med atomer som är tätt packade i ett konventionellt gitter och ett "hav av elektroner" som rör sig slumpmässigt mellan atomerna.

I en metallbindning kan eventuella bindningselektroner lätt förloras av atomer i kristallstrukturen. Effekten av denna delokalisering är helt enkelt att överdriva effekten av "elektronhavet".Som ett resultat av dessa elektroner reflekteras det mesta av det inkommande ljuset i metaller tillbaka, så vi ser en blank metallyta. De flesta isolatorer eller dielektriska material hålls samman av jonbindningar.

Således har dessa material inte fria ledningselektroner, och de bindande elektronerna återspeglar endast en liten del av den infallande vågen. De återstående frekvenserna eller våglängderna kan fritt förökas eller överföras. Denna klass av material omfattar all keramik och glasögon. Om det dielektriska materialet inte innehåller ljusturbentadditivmolekyler, pigment, färgämnen, färgmedel är det vanligtvis transparent för det synliga ljusspektrumet.

Färgcentren eller färgmolekylerna eller "dopantföroreningar" i dielektriken absorberar en del av det inkommande ljuset. De återstående frekvenserna eller våglängderna kan vara fria eller överföras. Det är så färgat glas görs. De flesta vätskor och vattenlösningar är mycket transparenta. Till exempel är vatten, vegetabilisk olja, spritalkohol, luft och naturgas alla klara.

Frånvaro av strukturella defekter, hålrum, sprickor etc. Vätskans förmåga att" läka " inre defekter genom visköst flöde är en av anledningarna till att vissa fibrösa material e. Vätskan fyller många tomrum, vilket gör materialet mer strukturellt homogent. Ljusöverföringen kommer att vara mycket riktad på grund av den typiska anisotropiteten hos kristallina ämnen, som inkluderar deras symmetrigrupp och Bravais-gitteret.

Till exempel är de sju olika kristallina formerna av kiseldioxid kiseldioxid, SIO2 alla klara, transparenta material. Överföringen av en ljusvåg med hjälp av frekvensen av selektiva vågledare innefattar det framväxande området fiberoptik och förmågan hos vissa glaskompositioner att fungera som ett överföringsmedium för ett frekvensområde, samtidigt multimode optisk fiber med liten eller ingen störning mellan konkurrerande med våglängder eller frekvenser.

Detta resonanssätt för överföring av energi och data genom förökning av elektromagnetiska ljusvågor är relativt lågt. Fibern består av en kärna omgiven av ett lager av Beklädnad. För att begränsa den optiska signalen i kärnan måste kärnans brytningsindex vara större än ansikten. Brytningsindex är en parameter som återspeglar ljusets hastighet i ett material. Brytningsindex är förhållandet mellan ljusets hastighet i vakuum och ljusets hastighet i ett givet medium.

Därför är vakuumets brytningsindex 1. Ju högre brytningsindex, desto långsammare sker belysningen i detta medium. Typiska värden för kärnan och fodret i en optisk fiber är 1. Denna effekt, som kallas total intern reflektion, används i optiska fibrer för att begränsa ljuset i kärnan. Ljuset färdas längs fibern som studsar fram och tillbaka från gränsen. Eftersom ljuset måste träffa gränsen i en vinkel som är större än den kritiska vinkeln, kommer endast ljus som träffar fibern i ett visst vinkelområde att spridas.

Detta vinklingsområde kallas den acceptabla fiberkegeln. Storleken på denna acceptabla kon är en funktion av skillnaden i brytningsindex mellan fiberkärnan och foder. Optiska vågledare används som komponenter i integrerade optiska kretsar e. Vid 1 nm definieras våglängdsdämpningskomponenterna enligt följande: Rayleigh-spridningsförlust ~ 0.