لطالما كان الصابون عنصرًا أساسيًا في المنزل، لكن العلماء في سلوفينيا وجدوا الآن استخدامًا جديدًا له من خلال تحويل فقاعات الصابون إلى أشعة ليزر صغيرة. أثناء العمل في معهد جوزيف ستيفان وجامعة ليوبليانا، بدأوا بإنشاء فقاعات صابون يبلغ قطرها بضعة ملليمترات. عندما قاموا بخلط هذه الفقاعات مع صبغة الفلورسنت وضخوها بالليزر النبضي، بدأت الفقاعات في الظهور بالليزر. تستجيب الأطوال الموجية للضوء التي تنبعث منها الفقاعة بشكل كبير لحجمها، مما يمهد الطريق لأجهزة استشعار الفقاعات الليزرية التي يمكنها اكتشاف التغيرات الصغيرة في الضغط أو المجال الكهربائي المحيط.

يتطلب الليزر ثلاثة مكونات رئيسية: وسط الكسب، ومصدر الطاقة لوسط الكسب، والمرنان البصري. يعمل وسط الكسب على تضخيم الضوء، مما يعني أنه مقابل كل فوتون يدخل إلى وسط الكسب، يخرج أكثر من فوتون واحد. يمكن استغلال هذه الظاهرة عن طريق وضع وسط الكسب في مرنان - على سبيل المثال، بين مرآتين أو داخل حلقة - بحيث تعود الفوتونات المنبعثة من وسط الكسب من خلاله لتكوين شعاع ضوئي مضخم ومتماسك.

ليزر فقاعة الصابون يفعل ذلك بالضبط. لجعلهم، ماتاج هومار وقامت شركة Zala Korenjak بخلط محلول الصابون القياسي مع صبغة الفلورسنت، والتي تعمل كوسيط للكسب. تتشكل الفقاعات في نهاية الأنبوب الشعري، ويؤدي إضاءتها بالليزر النبضي إلى ضخ وسط الكسب. يدور الضوء الذي ينتجه وسط الكسب على طول سطح الفقاعة، والذي يعمل بمثابة الرنان.

لتوصيف مخرجات الفقاعة، استخدم الباحثون مقياس الطيف لقياس الأطوال الموجية للضوء التي تنتجها. فقط بعد أن يصل النظام إلى عتبة ضخ الطاقة، يرى الباحثون قممًا في طيف الطول الموجي للفقاعة - وهو علامة رئيسية لليزر.

من كاتدرائية القديس بولس إلى سطح فقاعة الصابون

إن تشكيل مرنان من كرة ليس بالأمر الجديد في حد ذاته. لقد وجدت التجاويف الدقيقة المتكونة في المجالات والحلقات والحلقات استخدامات في الاستشعار، وتُعرف باسم رنانات وضع المعرض الهمسي نسبة إلى معرض الهمس الشهير في كاتدرائية سانت بول في لندن. داخل هذه الغرفة الدائرية الكبيرة، يمكن لشخصين يقفان في مواجهة الحائط على جانبين متقابلين سماع بعضهما البعض حتى ولو بصوت هامس، وذلك بفضل التوجيه الفعال للموجات الصوتية على طول جدران الغرفة المنحنية.

وبنفس الطريقة تقريبًا، وجد هومار وكورنجاك أن الضوء ينتشر على طول سطح فقاعة الصابون في الليزر الخاص بهم، ويظهر كشريط لامع على غلاف الفقاعة. عندما ينتقل الضوء حول سطح الفقاعة، فإنه يتداخل، مما يخلق "أنماط" مميزة للرنان. تظهر هذه الأوضاع كسلسلة من القمم المتباعدة بانتظام في طيف الطول الموجي للفقاعة.

لا تنفجر فقاعتي

"هناك العديد من الرنانات الدقيقة المستخدمة كتجويف ليزر، بما في ذلك الأصداف الكروية الصلبة،" يشير ماتجاز. "ومع ذلك، لم تتم دراسة فقاعات الصابون على أنها تجاويف بصرية حتى الآن."

قد يكون هذا جزئيًا بسبب أن فقاعات الليزر المصنوعة من الصابون لها عملية محدودة. عندما يتبخر الماء من سطح الفقاعة، يتغير سمك الفقاعة بسرعة حتى تنفجر.

الحل الأكثر عملية الذي اتبعه الباحثون هو صنع فقاعات من بلورات سائلة لزجة. لا تحتوي على ماء ويمكن أن تشكل فقاعات رقيقة جدًا، يبلغ سمكها عادة حوالي 30-120 نانومتر. تعتبر أشعة الليزر الفقاعية اللزجة هذه أكثر استقرارًا ويمكن أن تبقى على قيد الحياة إلى أجل غير مسمى تقريبًا. وكما يشرح ماتجاي، فإن الفقاعات الأكثر سمكًا (مثل تلك الناتجة عن الصابون)، تسمح بالعديد من الأوضاع في الرنان، مما يؤدي إلى العديد من القمم، وربما المتداخلة، في طيف الطول الموجي. ومع ذلك، تسمح الفقاعات الرقيقة (أقل من 200 نانومتر) بوضع واحد فقط في الرنان. تتجلى هذه العملية أحادية الوضع في شكل قمم موزعة بالتساوي في أطياف الليزر.

أثبت الباحثون أن الطول الموجي المنبعث من ليزر الفقاعات يمكن ضبطه عن طريق تغيير بيئته. على وجه التحديد، أدى تغيير الضغوط المحيطة أو المجالات الكهربائية إلى تغيير حجم الفقاعة، مما يغير حجم الرنان، وبالتالي الطول الموجي لانبعاث الليزر. تُظهر القياسات التي قدموها أن أشعة الليزر الفقاعية اللزجة حساسة للمجالات الكهربائية التي يصل حجمها إلى 0.35 فولت / مم وتغيرات الضغط بمقدار 0.024 باسكال - على قدم المساواة أو أفضل من بعض أجهزة الاستشعار الموجودة.

يصف الزوجان عملهما في مراجعة البدنية X.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/soap-bubbles-transform-into-lasers/