NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2014/zwalkend-licht-in-goede-banen-geleid-nr-138/

Geprint op :
19 december 2018
14:11:22

Licht reist in papier, verf of in biologisch weefsel in rechtere lijnen dan verwacht, als gevolg van extra absorptie van licht. Tot deze verrassende ontdekking kwamen natuurkundigen van de Universiteit Twente en Yale University. Hun inzicht zal medische beeldvorming in biologisch weefsel kunnen verbeteren en tot efficiëntere leds leiden. De onderzoekers publiceerden hun werk in het tijdschrift Physical Review B.

Lichtdeeltjes die door een verstrooiend materiaal reizen, volgen normaal gesproken een zogeheten random walk, een dronkenmanswandeling. De fotonen worden namelijk herhaaldelijk van het rechte pad verstrooid door onvermijdelijke onregelmatigheden in het materiaal. Bovendien gedraagt licht zich niet alleen als een deeltje, maar ook als een golf. Lichtgolven die langs verschillende paden reizen versterken elkaar of doven elkaar uit. Deze interferentie tussen lange en korte lichtpaden maakt het moeilijk om informatie uit het uitgezonden licht te achterhalen.

Numerieke analyses
Een Nederlands-Amerikaans onderzoeksteam ontdekte echter dat in ondoorzichtige materialen zoals papier, verf of biologisch weefsel, de dronkenmanswandeling in aanwezigheid van absorptie een stuk minder zwalkend is dan verwacht. Dat komt, zo stellen de onderzoekers op basis van numerieke analyses, doordat lange meanderende lichtpaden veel meer onderdrukt raken dan korte rechte paden. De korte rechte paden van het licht overleven bij toenemende absorptie, terwijl de lange, verstrooide paden uitdoven.

Beter beeld
Het resultaat is dat het licht minder verstrooid wordt en dat er dus betere beeldvorming in ondoorzichtige materialen mogelijk is. Dit is contra-intuïtief, want normaal gesproken is lichtabsorptie nadelig voor de beeldvorming. FOM-werkgroepleider Allard Mosk: "Hoewel de absorptie zowel het signaal als de interferentie vermindert, lijkt het er verrassend genoeg op dat de interferentie veel sterker afneemt. Daardoor blijft er voldoende signaal over om een beeld te vormen door gekleurde, ondoorzichtige materialen heen."

Minder zeldzame aarden
De lichtindustrie reageert positief op de resultaten. Volgens FOM-werkgroepleider Willem Vos kan de kleuromzetting in witte leds nu veel efficiënter plaatsvinden. Daardoor zijn er minder kostbare grondstoffen, zoals zeldzame aardmaterialen, nodig.