Infrarotfotografie

Fotografieren mit verlorenem Licht

D. Lenz

In einem Versuch mit frequenzabhängiger Phasenverschiebung ist es Wissenschaftlern erstmals gelungen ein Motiv ohne direkte Ablichtung zu fotografieren.

Wien (Österreich). Das Forscherteam um den österreichischen Physiker Anton Zellinger von der Universität Wien hat sich mit einem komplexen Versuchsaufbau dem Vorschlag des Quantenphysikers Leonard Mandel aus dem Jahr 1991 gewidmet. Als Erstautorin berichtet Gabriela Barreto in der Wissenschaftspublikation Nature von dieser nun durchgeführten Studie, in der es um die Interpretation der Grundgesetze der Optik geht: Die Abbildung eines Motivs ohne die direkte Einflussnahme von Licht.

Photonen: konstante Informationsträger im Licht

Um etwas sichtbar zu machen, wird Licht benötigt, so das allgemeine Verständnis wie zum Beispiel aus der Fotografie. Licht hat eine ähnliche Eigenschaft wie Schall, es besteht aus unterschiedlichen Wellenlängen und ist damit ebenso geeignet verschiedene Informationen zu transportieren. Dabei sind bestimmte Wellenbereiche für das menschliche Auge nicht sichtbar: Infrarot liegt zwischen dem für uns sichtbaren Licht und der längerwelligen Terahertzstrahlung. Eine weitere Art ist die Ultraviolettstrahlung, kurz UV-Strahlung. Diese unterschiedlichen Lichtstrahlungen besitzen jeweils eigene Wellenlängen mit eigenen Eigenschaften. Ein weiterer Bestandteil von Licht sind Photonen, während das Licht mit steigender Ausbreitung immer schwächer wird, transportieren Photonen immer die gleiche Energiemenge und bleiben dabei konstant.

Erst die mehrfache Lichtteilung führt zum Erfolg

Im Versuch teilten die Wissenschaftler den von einer Quelle ausgehenden Laserstrahl mittels spezieller Spiegel in zwei einzelne Lichtstränge. Physikalisch ist es aufgrund von Interferenzen nicht möglich, ein Motiv mittels dem einen Strahl zu durchleuchten und die optischen Informationen an späterer Stelle in einem Laserstrahl wieder zu vereinen. Im Experiment wurden die zwei geteilten Strahlen nochmals in unterschiedliche Lichtfrequenzen geteilt. Die jetzt insgesamt vier Strahlen teilten sich in infrarote und beinahe infrarote Frequenzen auf. Durch eine Neuanordnung in unterschiedliche Frequenz-Paare war es jetzt möglich die Photonen der infraroten Frequenzen durch das Motiv zu leiten und diese später in den Lichtstrang wieder so zu integrieren, dass eine vollständige Interferenzabdeckung stattfinden konnte. Die jeweils beinahe infraroten Strahlen hatten im Versuch keinen Kontakt mit dem Motiv - eine aus Karton ausgeschnittene Katzensilhouette.

Das Experiment zeigt, dass durch die Aufteilung der Lichtfrequenzen eine indirekte Beleuchtung von Motiven stattfinden kann. Obwohl die Studie eher der Grundlagenforschung der Quantenphysik dient, ist laut Wissenschaftlern eine Anwendung in der Medizin- oder der Mikrochiptechnik möglich.

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