Ein französisches Forscherteam der Universität von Lyon hat einen Wassertropfen mittels eines Laserstrahls zur Aussendung von weißem Licht angeregt. Die neue Technik eignet sich unter anderem zur Bestimmung der in Wassertropfen enthaltenen chemischen Substanzen und könnte damit in der Umweltchemie eingesetzt werden. Darüber berichtet das Fachmagazin Physical Review Letters (Band 89 Referenznummer 035005).
Jean-Pierre Wolf und seine Kollegen fokussierten einen nur 120 Femtosekunden langen Puls eines infraroten Titanium-Saphir-Lasers auf einen Wassertropfen mit einem Durchmesser von 50 Mikrometern. Dabei stellten sie die Energie des Laserblitzes so ein, dass dieser den Wassertropfen nicht verformte. Der Tropfen behielt so seine kugelförmige Oberfläche bei, was zu einer weiteren Fokussierung des Laserstrahls in einen nur wenige Nanometer (Millionstel Millimeter) großen Bereich im Innern des Tropfens führte.
In diesem Bereich war die Intensität des Laserlichts nun groß genug, um die Wassermoleküle zu ionisieren und damit ein Plasma aus freien Elektronen und positiv geladenen Ionen zu bilden. Die sogenannte Rekombination dieser freien Ladungsträger zurück zu neutralen Atomen führte im folgenden zu der Aussendung von weißem Licht. Diese Lichtaussendung ist mit der Planckschen Theorie der Strahlung eines idealen “schwarzen” Körpers beschreibbar.
Interessanterweise emittierte der Wassertropfen einen Großteil des weißen Lichts in Rückwärtsrichtung ? zurück zu der Laserquelle. Dieser Umstand könnte das Verfahren zur Überwachung der Konzentration und Zusammensetzung von in den Wassertropfen der Erdatmosphäre enthaltenen chemischen Substanzen (sogenannten Aerosolen) eignen. Diese würden sich nämlich durch eine spezifische Lichtaussendung verraten. Bisher ist über die von Aerosolen ausgelösten physikalischen Prozesse in der Erdatmosphäre nur wenig bekannt ? und dies stellt unter anderem eines der größten Probleme für die Aufstellung globaler Klimamodelle dar.
Stefan Maier
