» Licht
Es klingt wie eine Szene aus einem Science Fiction Film, aber Wissenschaftler haben es geschafft, nicht nur ein Objekt, sondern einen gesamten Moment unsichtbar zu machen. Wie das funktionieren soll? Es wird nicht weniger verrückt, wenn es erklärt wird.
Martin McCall war einer der Ersten, die diese Theorie aufstellten, dass mit dem Spiel von Licht und so genannten Zeitlinsen (Time Lenses) tatsächlich so etwas wie Unsichtbarkeit erreicht werden könnte, dabei ging er bereits damals davon aus, dass es für den Beobachter so erscheinen würde, als hätte das Objekt einen Zeitsprung hinter sich.
Nun haben es Wissenschaftler der Cornell University anscheinend geschafft, das auch in die Praxis umzusetzen. [...mehr]
Loading ...Eine Energiesparlampe ist nicht nur sparsamer als die gute alte Glühlampe, sondern auch länger lebensfähig. Bis 2012 wird sie die Glühlampe vermutlich vollständig aus dem Handel verdrängt haben. Doch wie funktioniert die Energiesparlampe und was macht sie so effizient?
Im September 2009 wurde eine EU-Verordnung zur stufenweisen Erhöhung der Effizienzanforderung an Leuchtmittel erlassen. Aus diesem Grund sollen schon 2012 keine Glühlampen mehr vertrieben werden, da diese nur der Effizienzklasse D entsprechen. 2016 sollen dann sogar nur noch Lampen der Effizienzklasse B zulässig sein. Doch warum genau sind Energiesparlampen eigentlich so sparsam und wie funktionieren sie? Wir haben es für Sie herausgefunden. [...mehr]
Solarzellen sind eine besonders wichtige Art der regenerativen Energiegewinnung. Ein Problem mit dem immer zu kämpfen ist, ist der Wirkungsgrad. Neue Techniken versprechen den Wirkungsgrad zu erhöhen.
Wenn ökologische Energieproduktion wirklich Konkurrenzfähig sein soll, so muss sie effektiver gestaltet werden. Deshalb ist es immer besonders interessant, wenn der Wirkungsgrad erhöht wird. Der Wirkungsgrad besteht ganz allgemein aus dem Verhältnis von abgegebener Leistung zu zugeführter Leistung. Bei Solarzellen handelt es sich dann um das Verhältnis von erzeugter elektrischer Leistung zur Leistung der Globalstrahlung. Die Globalstrahlung ist die gesamte an der Erdoberfläche als Empfangsfläche auftreffende Sonnenstrahlung. Diese setzt sich zusammen aus der dirket eintreffenden Strahlung der Sonne und derjenigen, die aus Reflexionen resultiert.
Gewöhnliche Solarzellen, die nur einen Teil der Bandbreite des Sonnelichts verwenden können, können theoretisch einen Wirkungsgrad von 30% erreichen. Spezielle Solarzellen, die das gesamte Licht der Sonne nutzen können, könnten bis zu 85% Wirkungsgrad erreichen. Die ökonomisch Nutzbaren Solarzellen erreichen dabei ungefähr 20% Wirkungsgrad. Kleine Verbesserungen machen hier also schon einiges aus.
C. P. Wong hat zusammen mit weiteren Wissenschaftlern nun eine Möglichkeit entdeckt, den Wirkungsgrad um 2% zu steigern. Dies wäre immerhin ein Anstieg um 10%. Dies könnte ökonomisch einiges bedeuten. Um den Effekt zu erreichen, erhalten die Solarzellen eine pyramidenartige Oberflächenstruktur. Diese wird außerdem mit Löchern versehen. Durch diese Oberfläche wird das Licht häufiger hin und her reflektiert. Dies macht es wahrscheinlicher, dass die Photonen die gewünschten Effekte erzeugen und Strom produzieren. Nun muss diese Technik auch kosteneffizient werden, damit sie für Anwendungen in Frage kommt.
Die mechanische Maus gehört jetzt schon zu einer Aussterbenden Art. Anstatt sie unter Artenschutz zu stellen, wird die mechanische Maus wohl vernünftigerweise bald ganz von der optischen Maus verdrängt worden sein. Für sie existiert keine technische Nische. Aber wie funktioniert die optische Maus?
In ihr steckt zumindest mehr Technik als man glauben mag. Sie hat eine Leuchtdiode oder sogar einen Laser, eine Kamera und eine Rechnereinheit. Mit der Lichtquelle wird der Untergrund beleuchtet. Dem Laser gelingt dies besser als der Leuchtdiode, so dass selbst einfarbige und reflektierende Materialien als Unterlage genutzt werden können. Von der beleuchteten Unterlage erstellt die Kamera mehr als 1500 Bilder in der Sekunde.
Die Auflösung der Bilder kann nicht gerade mit modernen Megapixelkameras mithalten aber das wäre wohl auch eher disfunktional. Die Auflösung reicht von 16×16 bis 30×30 Pixel. Im Extremfall also nichteinmal ein Kilopixel. Außerdem ist das Bild in Graustufen, obwohl organische Mäuse immerhin grün und blau sehen können.
Der Rechner in der Maus kalkuliert aus den Bildern die Geschwindigkeit der Maus in x und y Richtung. Aus der Geschwindigkeit wird dann auf die Bewegung geschlossen. Diese Technik wurde übrigens zunächst für Flugzeuge entwickelt.
Ich zumindest kann mich nicht mehr auf die alten mechanischen Mäuse einlassen… [...mehr]
In Zeiten von High-Speed-Internet und einer unglaublich großen Datenmenge, die übertragen wird, reichen normale Kupferkabel oft nicht mehr aus. Um dieser Datenfülle Herr zu werden, sind mittlerweile Glasfaserkabel flächendeckend im Einsatz. Doch wie funktioniert diese Übertragung per Glas eigentlich?
Die Übertragung im Glasfaserkabel geschieht durch Licht, das mit einer bestimmten Wellenlänge durch den Lichtleiter geschickt wird. Die Datenübertragung funktioniert, indem in einem bestimmten Zeitintervall eine physikalische Größe variiert, also moduliert wird. Dies wird vom Empfänger registriert und ausgewertet. Mit Licht können sehr hohe Datenmengen übertragen werden. So ist es möglich mit Licht eine Datenrate von 40 Gbit/s zu erreichen, im Labor sogar viermal mehr. Das Licht muss dabei ohne Störungen durch ein Kabel geleitet werden.
Hierfür bieten sich unterschiedliche Materialien an. Glasfaserkabel bestehen jedoch auch aus Kostengründen aus Siliziumdioxid (SiO2). Sie haben einen Kern, in dem das Lichtsignal geführt wird und einen Mantel. An dem Mantel muss das Licht möglichst zu 100% reflektiert werden, damit es nicht zu einem Signalverlust kommt. Deshalb besteht der Mantel aus einem Glas mit einem deutlich niedrigeren Brechungsindex. Da Glasfaserkabel recht empfindlich gegen mechanische Störungen sind, sind sie von einer schützenden Lackschicht umgeben.
Glasfaserkabel haben noch den weiteren Vorteil, dass mit ihnen Signale über sehr lange Strecken übertragen werden können, ohne dass es zu einem Datenverlust kommt. So können ohne Repeater, das sind gewissermaßen die “Zwischen-Verstärker”, Strecken von bis zu 250 Kilometern überbrückt werden. Typischerweise werden zumeist allerdings nur Strecken von 100 Kliometern eingerichtet.
Mittlerweile werden auch zunehmend private Haushalte mit Glasfaserkabeln versorgt. Dabei werden entweder zwei Leitungen gelegt, von denen eine für den Upload und die andere für den Download zuständig ist oder nur eine, bei der dann Licht mit einer Wellenlänge von 1310nm für den Download und Licht mit einer Wellenlänge von 1550nm für den Upload zuständig ist. Auf jeden Fall sind Glasfaserkabel eine ausbaubare Technik, die in Zukunft mit steigenden Datenmenge immer mehr Verbreitung finden wird. [...mehr]
