Miroir strié - Ridged mirror

En physique atomique, un miroir strié (ou miroir atomique strié , ou miroir de diffraction de Fresnel ) est une sorte de miroir atomique , conçu pour la réflexion spéculaire de particules neutres ( atomes ) arrivant à un angle d'incidence rasant . Afin de réduire l'attraction moyenne des particules vers la surface et d'augmenter la réflectivité, cette surface présente des arêtes étroites.

Réflectivité des miroirs atomiques striés

Diverses estimations de l'efficacité de la réflexion quantique des ondes du miroir strié ont été discutées dans la littérature. Toutes les estimations utilisent explicitement la théorie de de Broglie sur les propriétés ondulatoires des atomes réfléchis.

Mise à l'échelle de la force van der Waals

Les arêtes améliorent la réflexion quantique de la surface, réduisant la constante effective de l' attraction van der Waals des atomes vers la surface. Une telle interprétation conduit à l'estimation de la réflectivité ${\style d'affichage ~C~}$

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

où est la largeur des arêtes, est la distance entre les arêtes, est l' angle rasant , et est le nombre d'onde et est le coefficient de réflexion des atomes avec le nombre d' onde d'une surface plane à l'incidence normale. Une telle estimation prédit l'amélioration de la réflectivité à l' augmentation de la période ; cette estimation est valable à . Voir réflexion quantique pour l'approximation (ajustement) de la fonction . ${\style d'affichage ~\ell ~}$${\style d'affichage ~L~}$${\displaystyle \displaystyle ~\theta ~}$${\style d'affichage ~K=mV/\hbar ~}$${\style d'affichage ~r_{0}(C,k)~}$${\style d'affichage ~k~}$${\style d'affichage ~L~}$${\displaystyle KL\!~\theta ^{2}\ll 1}$${\style d'affichage ~r_{0}~}$

Interprétation comme effet Zeno

Pour les crêtes étroites avec une grande période , les crêtes bloquent juste la partie du front d'onde. Ensuite, il peut être interprété en termes de diffraction de Fresnel de l' onde de Broglie , ou effet Zénon ; une telle interprétation conduit à estimer la réflectivité ${\style d'affichage L}$

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

où l' angle de rasage est censé être petit. Cette estimation prédit une amélioration de la réflectivité à la réduction de la période . Cette estimation l'exige . ${\displaystyle \displaystyle ~\theta ~}$${\style d'affichage ~L~}$${\displaystyle ~\ell /L\ll 1~}$

Limite fondamentale

Pour des miroirs striés efficaces, les deux estimations ci-dessus devraient prédire une réflectivité élevée. Cela implique une réduction à la fois de la largeur des crêtes et de la période . La largeur des crêtes ne peut pas être inférieure à la taille d'un atome ; cela fixe la limite de performance des miroirs striés. ${\style d'affichage \ell }$${\style d'affichage L}$

Applications des miroirs striés

Les miroirs striés ne sont pas encore commercialisés, même si certaines réalisations peuvent être mentionnées. La réflectivité d'un miroir atomique strié peut être supérieure de plusieurs ordres de grandeur à celle d'une surface plane. L'utilisation d'un miroir strié comme hologramme atomique a été démontrée. Dans les travaux de Shimizu et Fujita, l'holographie atomique est réalisée via des électrodes implantées dans un film de SiN ₄ sur un miroir atomique, ou peut-être comme le miroir atomique lui-même.

Les miroirs striés peuvent également refléter la lumière visible ; cependant, pour les ondes lumineuses, les performances ne sont pas meilleures que celles d'une surface plane. Un miroir strié ellipsoïdal est proposé comme élément de focalisation pour un système optique atomique avec une résolution submicrométrique ( nanoscope atomique ).

Voir également

• Miroir atomique
• Réflexion quantique
• Nanoscope atomique
• Effet Zénon
• Onde de matière

Les références