Израильские физики предложили новый метод создания источников “умного света”

Исследователи Хайфского Техниона впервые создали модель, связывающую свойства светящихся материалов с характеристиками испускаемого ими света.

В основе работы лежит явление фотолюминесценции: материал поглощает фотоны и переизлучает их. Именно на этом принципе работают светодиоды, оптические датчики и многие другие технологии. Но до сих пор не существовало единой физической модели, описывающей, как именно свойства самого материала – поглощение, эмиссия и квантовая эффективность – меняют характеристики испускаемого света в зависимости от температуры.

В новой работе физики обратились к законам, сформулированным более ста лет назад. Макс Планк показал, что спектр теплового излучения определяется температурой тела. Еще раньше Густав Кирхгоф установил, что поглощение и эмиссия при равновесии связаны между собой. Оба закона работали только для равновесных систем. Физики Техниона распространили их на неравновесные процессы, в частности на фотолюминесценцию, и показали, что это два предельных случая одного явления. Полученное физиками общее уравнение позволяет по свойствам материала предсказывать и проектировать характеристики излучаемого света

Модель описывает, как с ростом температуры излучение постепенно меняет свой характер: от узкополосного, как у светодиода, к широкому многоцветному спектру, подобному солнечному свету. Тем самым единым уравнением впервые были описаны два явления – тепловое излучение и фотолюминесценция, – которые прежде описывались разными законами. Работа опубликована в журнале Optica.

Работа открывает путь к управлению излучением с помощью регулировки температуры. У открытия множество приложений: новые оптические устройства, системы связи, точные датчики, оптическое охлаждение и управление потоками тепла.

Соавтор работы профессор Кармель Ротшильд отмечает: “Разработанная нами модель дает широкую основу для понимания свойств света и для проектирования источников излучения с нужными характеристиками материала. Она предлагает новую физическую базу для источников света следующего поколения”.