Вы этого не знали: поглощение и излучение света подчиняются единому уравнению — модель, которая изменит индустрию
Ученые Техниона впервые объяснили, как температура и свойства материала меняют цвет
Исследователи из Техниона (Израильский технологический институт) представили физическую модель, которая связывает воедино параметры излучающих материалов и качество света. Причем — в зависимости от температуры.
До сих пор никто не описывал так полно, как поглощение, излучение и квантовая эффективность влияют на цвет, интенсивность и степень хаотичности света. А это напрямую связано с тем, из чего сделан источник и насколько он нагрет.
От светодиодов до солнечного спектра
Работу провели на факультете машиностроения и в Институте нанотехнологий имени Рассела Берри. Ученые сфокусировались на фотолюминесценции — явлении, когда материал поглощает фотоны и тут же переизлучает их. Именно этот процесс лежит в основе светодиодов и многих оптических датчиков.
Команда пошла дальше простого описания эффекта. Они доказали: классические законы, выведенные больше века назад, работают шире, чем считалось.
Вот о чем речь.
Макс Планк описал излучение тела в состоянии термодинамического равновесия.
Густав Кирхгоф показал: в равновесии поглощательная и излучательная способности идентичны.
Новая работа обобщает эти принципы для неравновесных условий. То есть для реального мира, где всё нагревается, остывает и редко бывает идеально сбалансированным.
Одно уравнение — много цветов
Авторы использовали общее уравнение, которое позволяет прогнозировать параметры света для любых люминесцентных материалов. И вот что выяснилось.
С ростом температуры четкое узкополосное излучение (как у светодиода) плавно превращается в широкое многоцветное. Оно становится похожим на солнечный спектр. Иными словами, подогревая материал, можно управлять не только яркостью, но и «палитрой» свечения, а также степенью его когерентности.
Это открывает неожиданную возможность: регулировать свойства света через обычную температуру.
Что дальше?
В ближайшем будущем разработчики ожидают появления новых типов оптических устройств, высокоскоростных систем связи и других прикладных решений на базе этой модели. Работа Техниона, по сути, дает инженерам предсказуемый инструмент для проектирования источников света с заранее заданными характеристиками. И без разрыва с фундаментальной физикой.
