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A table-top demonstration of radiation pressure
Dilek Demir
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Markus Aspelmeyer
DOI
10.25365/thesis.16381
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29743.24543.339662-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Beobachtung, dass Licht Strahlungsdruck ausüben kann,
geht zurück auf die bahnbrechenden Experimente von Lebedew, Nichols und Hull
im Jahr 1901.
Ein einfaches Experiment zeigt, dass die Dynamik zwischen Licht und einem mikro-mechanischen Spiegel auf Umgebungstemperatur
im Vakuum demonstriert werden kann.
Unsere Arbeit wird durch die Entwicklung
von millimetergroßen mechanischen Hebeln ermöglicht. Diese sind hochreflektierend ($> 99,99 \%$), haben eine sehr
niedrige Federkonstante ($0,031 \pm 0,003 N / m - 0,0009 \pm 0,0001 N / m$) und
sehr niedrige optische Absorption ($<100 ppm$).
Mit Hilfe dieser Geräte in einer
optische Hebelanordnung ist uns der Nachweis des Strahlungsdrucks
bei Raumtemperatur an der Luft und bei niedriger Laserleistung ($<10 mW$) gelungen.
Zudem wird auch die Positionsänderung der mechanischen Hebel aufgrund des Strahlungsdrucks bei niedrigerem Druck überprüft.
Abstract
(Englisch)
The observation of the momentum transfer of light, the so-called radiation pressure, goes back to the seminal experiments by Lebedew and by Nichols and Hull in 1901. Up to now,
all experimental demonstrations of this effect with macroscopic mirrors relied on a well-shielded experimental environment and were operated in vacuum and at high light powers.
This work describes a simple
table-top experiment that illustrates the momentum transfer between light and a suspended mechanical mirror both under ambient conditions and
in a low - pressure environment.
Our work is enabled by the development of millimeter-sized cantilevers of high reflectivity ($> 99.99\%$), very low spring constant ($\approx 0.031 \pm 0.003 $ N/m to
$0.0009 \pm 0.0001 $ N/m ) and very low levels
of optical absorption ($< 100 $ ppm).
Using these devices in an optical lever arrangement we demonstrate radiation pressure effects while operating in air, at room temperature and with only
modest ($< 10$ mW) laser power. The behaviour of the cantilevers at low pressures is used to validate the nature of the radiation - pressure effect.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Radiation Pressure Quantum Optomechanics Distributed Bragg Reflectors (DBR) Micromechanical Oscillators
Schlagwörter
(Deutsch)
Strahlungsdruck Quanten Optomechanik Distributed Bragg Reflektor (DBR) Mikromechanische Oszillatoren
Autor*innen
Dilek Demir
Haupttitel (Englisch)
A table-top demonstration of radiation pressure
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
81 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Markus Aspelmeyer
AC Nummer
AC08819630
Utheses ID
14689
Studienkennzahl
UA | 411 | | |