Espelho Ridged - Ridged mirror

Na física atômica, um espelho estriado (ou espelho atômico estriado , ou espelho de difração de Fresnel ) é uma espécie de espelho atômico , projetado para a reflexão especular de partículas neutras ( átomos ) vindo em um ângulo de incidência rasante . A fim de reduzir a atração média das partículas para a superfície e aumentar a refletividade, essa superfície possui cristas estreitas.

Refletividade de espelhos atômicos estriados

Várias estimativas para a eficiência da reflexão quântica de ondas de espelho estriado foram discutidas na literatura. Todas as estimativas usam explicitamente a teoria de de Broglie sobre propriedades de onda de átomos refletidos.

Dimensionamento da força van der Waals

As cristas aumentam a reflexão quântica da superfície, reduzindo a constante efetiva da atração de van der Waals dos átomos para a superfície. Tal interpretação leva à estimativa da refletividade ${\ displaystyle ~ C ~}$

${\ displaystyle \ displaystyle r \ approx r_ {0} \! \ left ({\ frac {\ ell} {L}} C, \! ~ K \ sin (\ theta) \ right)}$,

onde é a largura das cristas, é a distância entre as cristas, é o ângulo rasante e é o número de onda e é o coeficiente de reflexão dos átomos com o número de onda de uma superfície plana na incidência normal. Tal estimativa prevê o aumento da refletividade com o aumento do período ; esta estimativa é válida em . Veja reflexão quântica para a aproximação (ajuste) da função . ${\ displaystyle ~ \ ell ~}$${\ displaystyle ~ L ~}$${\ displaystyle \ displaystyle ~ \ theta ~}$${\ displaystyle ~ K = mV / \ hbar ~}$${\ displaystyle ~ r_ {0} (C, k) ~}$${\ displaystyle ~ k ~}$${\ displaystyle ~ L ~}$${\ displaystyle KL \! ~ \ theta ^ {2} \ ll 1}$${\ displaystyle ~ r_ {0} ~}$

Interpretação como efeito Zeno

Para cristas estreitas com grande período , as cristas apenas bloqueiam a parte da frente de onda. Então, pode ser interpretado em termos da difração de Fresnel da onda de de Broglie , ou o efeito Zeno ; tal interpretação leva à estimativa da refletividade ${\ displaystyle L}$

${\ displaystyle ~ \ displaystyle r \ approx \ exp \! \ left (- {\ sqrt {8 \! ~ K \! ~ L}} ~ \ theta \ right) ~}$,

onde o ângulo rasante é suposto ser pequeno. Esta estimativa prevê aumento da refletividade na redução do período . Esta estimativa exige isso . ${\ displaystyle \ displaystyle ~ \ theta ~}$${\ displaystyle ~ L ~}$${\ displaystyle ~ \ ell / L \ ll 1 ~}$

Limite fundamental

Para espelhos estriados eficientes, ambas as estimativas acima devem prever alta refletividade. Isso implica a redução de ambos, largura, das cristas e do período ,. A largura das cristas não pode ser menor que o tamanho de um átomo; isso define o limite de desempenho dos espelhos estriados. ${\ displaystyle \ ell}$${\ displaystyle L}$

Aplicações de espelhos estriados

Os espelhos quebrados ainda não foram comercializados, embora algumas conquistas possam ser mencionadas. A refletividade de um espelho atômico estriado pode ser ordens de magnitude melhor do que a de uma superfície plana. O uso de um espelho estriado como um holograma atômico foi demonstrado. No trabalho de Shimizu e Fujita, a holografia do átomo é obtida por meio de eletrodos implantados no filme de SiN ₄ sobre um espelho atômico, ou talvez como o próprio espelho atômico.

Os espelhos quebrados também podem refletir a luz visível ; no entanto, para ondas de luz, o desempenho não é melhor do que o de uma superfície plana. Um espelho elipsoidal estriado é proposto como elemento de foco para um sistema óptico atômico com resolução submicrométrica ( nanoscópio atômico ).

Veja também

• Espelho atômico
• Reflexão quântica
• Nanoscópio atômico
• Efeito zeno
• Onda de matéria

Referências