Ребристое зеркало

«Зеркало Френеля» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о технологии оптического зеркала, аналогичной линзе Френеля , см. отражатель Френеля .

В атомной физике ребристое зеркало (или ребристое атомное зеркало , или дифракционное зеркало Френеля ) — это разновидность атомного зеркала , предназначенного для зеркального отражения ( нейтральных частиц атомов ) , приходящих под скользящим падения углом . Чтобы уменьшить среднее притяжение частиц к поверхности и повысить отражательную способность, эта поверхность имеет узкие гребни.

Отражательная способность ребристых атомных зеркал

различные оценки эффективности квантового отражения волн от ребристого зеркала В литературе обсуждаются . Все оценки явно используют теорию де Бройля о волновых свойствах отраженных атомов.

Масштабирование силы Ван дер Ваальса

Гребни усиливают отражение квантов от поверхности, уменьшая эффективную константу $~C~$ ван -дер-ваальсовского притяжения атомов к поверхности. Такая интерпретация приводит к оценке отражательной способности

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

где $~\ell ~$ ширина гребней, $~L~$ расстояние между гребнями, $\displaystyle ~\theta ~$ - угол скольжения , и $~K=mV/\hbar ~$ волновое число и $~r_{0}(C,k)~$ — коэффициент отражения атомов с волновым числом $~k~$ с плоской поверхности при нормальном падении. Такая оценка предсказывает увеличение отражательной способности при увеличении периода $~L~$; эта оценка действительна при $KL\!~\theta ^{2}\ll 1$. См. квантовое отражение для аппроксимации (подгонки) функции. $~r_{0}~$.

Интерпретация как эффект Зенона

Для узких гребней с большим периодом $L$гребни просто перекрывают часть волнового фронта. Тогда это можно интерпретировать с точки зрения дифракции Френеля. волны де Бройля или эффекта Зенона ; такая интерпретация приводит к оценке отражательной способности

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

где угол скольжения $\displaystyle ~\theta ~$ должно быть небольшим. Эта оценка предсказывает повышение отражательной способности при уменьшении периода $~L~$. Эта оценка требует, чтобы $~\ell /L\ll 1~$.

Фундаментальный предел

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

Применение ребристых зеркал

Ребристые зеркала еще не коммерциализированы, 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 атомной голограммы Было продемонстрировано .В работах Симидзу и Фудзиты Атомная голография достигается с помощью электродов, имплантированных в пленку SiN ₄ над атомным зеркалом или, возможно, в виде самого атомного зеркала.

Ребристые зеркала также могут отражать видимый свет ; однако для световых волн производительность не лучше, чем у плоской поверхности. В качестве фокусирующего элемента атомной оптической системы с субмикрометровым разрешением ( атомный наноскоп ) предложено эллипсоидное ребристое зеркало.

См. также

• Атомное зеркало
• Квантовое отражение
• Атомный наноскоп
• Эффект Зенона
• Волна материи