Bisakah saya mengubah gelombang Radio menjadi cahaya?


31

Wikipedia mengatakan bahwa frekuensi cahaya adalah 300 THz. Saya telah membuat pemancar gelombang radio yang mentransmisikan sekitar 100 MHz.

Jika saya meningkatkan frekuensi pemancar ke 300 THz, akankah antena menghasilkan percikan atau cahaya?

Bisakah saya melakukan rangkaian ini secara praktis o_O? Apakah ada transistor atau IC yang dapat berosilasi 300 THz? Dapatkah saya menemukan induktansi (kumparan) pH 0,0025 dan kapasitor 1 pF?

Saya tahu ini pertanyaan fiksi ilmiah, tapi tolong, jangan mengolok-olok saya :)


14

3
Kemungkinan duplikat dari sebuah pertanyaan yang saya ajukan di physics.stack-exchange
Connor Wolf

7
Saya suka menganggap LED sebagai kumparan 2.5fF berukuran molekul secara seri dengan kapasitor 1pH dan dioda. ;-)
Michael

Ini pertanyaan yang sangat bagus.
Selalu Bingung

Jawaban:


16

300THz pemancar? (band antara infra red dan gelombang mikro) - dengan banyak teknologi dan tahu bagaimana mungkin. Lihat http://www.rpi.edu/terahertz/about_us.html

300THz transistor / IC - no.

Gunakan induktor dan kapasitor diskrit pada frekuensi ini? Tidak. Pada frekuensi sangat tinggi, kapasitor dan induktor konvensional diganti oleh perangkat lain (lihat rongga resonansi)

masukkan deskripsi gambar di sini

Secara teori hanya ada satu perbedaan mendasar antara 'foton' gelombang radio, gelombang cahaya, gelombang infra merah jauh, gelombang mikro, gelombang ultra violet, sinar-x, dll. Perbedaan itu adalah energi foton . Energi ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus sederhana:

                                       E = hf  

di mana E = energi dalam joule, h = konstanta Planck (6.626 × 10−34 J · s) dan f adalah frekuensi foton.

Jika Anda menghitung angka-angkanya, Anda akan melihat bahwa energi foton gelombang radio jutaan kali lebih kecil daripada energi foton cahaya tampak.

'Pemancar' pemancar cahaya (ke perangkat optik) menggunakan elektron yang melompat dari satu tingkat energi ke yang lain daripada menggunakan 'sirkuit yang disetel'. Ternyata celah energi adalah jumlah yang tepat untuk memberikan foton cahaya yang terlihat. Tidak ada 'satu teknologi yang cocok untuk semua' yang dapat menghasilkan foton dari berbagai frekuensi (energi) di seluruh spektrum. Bahkan perangkat solid state menjadi lebih eksotis ketika Anda menuntut frekuensi yang lebih tinggi dan lebih tinggi dan papan sirkuit mulai terlihat seperti pipa ledeng yang kompleks.

Bisakah itu dilakukan?

Mungkin. Perkembangan baru dalam nanoteknologi mungkin menghasilkan perangkat tunggal yang mampu mengubah energi dari foton gelombang radio menjadi TeraHertz, infra merah atau foton cahaya tampak dll. Mereka telah mengembangkan pemancar dan penerima nanotube menggunakan graphene.

lihat http://berkeley.edu/news/media/releases/2007/10/31_NanoRadio.shtml

Sayangnya bola kristal saya ada di fritz saat ini sehingga saya tidak bisa melihat di masa depan.


Saya bukan ahli, tetapi laser elektron bebas mungkin merupakan cara yang paling dekat dengan pemancar radio konvensional di dunia optik, karena mereka meyakinkan sekelompok elektron yang tidak terikat untuk berinteraksi satu sama lain sedemikian rupa sehingga beresonansi pada frekuensi cahaya (atau di mana saja dari microwave ke X-ray, sebenarnya).
hobbs

24

Bisakah saya melakukan rangkaian ini secara praktis o_O?
Apakah ada transistor atau IC yang dapat berosilasi 300 THz?
Dapatkah saya menemukan induktansi (kumparan) pH 0,0025 dan kapasitor 1 pF?

Tidak cukup, tidak, dan tidak. Tapi ini adalah area penelitian aktif: The Truth About Terahertz .

Prinsip dasar dari pemancar radio LC yang disetel adalah resonansi. Teknik untuk menghasilkan sinyal frekuensi tinggi yang disetel pada frekuensi yang lebih tinggi juga didasarkan pada resonansi, tetapi karena frekuensinya lebih tinggi, elemen-elemen resonansi perlu jauh lebih kecil. Anda juga memerlukan beberapa sistem untuk memperkuat sinyal, mengingat terahertz berada di atas kecepatan operasi hampir semua transistor. Anda bisa mendapatkan cahaya yang disetel dari frekuensi tertentu menggunakan LASER (Light Amplification oleh Stimulated Emission of Radiation), yang juga merupakan proses resonansi. Frekuensi menengah dapat diproduksi oleh perangkat yang disebut Klystron, yang berada di antara tabung vakum dan laser dalam operasinya.


5
+1 untuk referensi yang bagus. Anda mungkin juga menautkan ke laboratorium penelitian aktif. Saya telah mengunjungi lab terahertz di OSU ( "THz spektroskopi pada anggaran" ) dan saya mendengar ada lab terahertz di OSU lain dan juga lab terahertz di OSU lain, OSU lain .
davidcary

7

Mungkin saja, tapi saya tidak tahu perangkat praktis yang bekerja dengan cara ini. Jika Anda mencari istilah yang mungkin Anda akan menemukan beberapa pekerjaan, tetapi lebih sesuai dengan eksperimen fisika daripada elektronik. Transistor cenderung berhenti menguat di bawah 100GHz bahkan untuk transistor IC SiGe yang benar-benar bagus.

Di arah sebaliknya, ada (semacam) perangkat deteksi cahaya praktis yang menggunakan array antena-nano. Saya telah melihat beberapa pekerjaan di Jerman yang tampak menjanjikan, dan saya yakin mereka bukan satu-satunya lembaga yang mengerjakannya. Lebih mudah beralih dari cahaya ke DC daripada dari DC ke cahaya.


1
"Lebih mudah untuk beralih dari cahaya ke DC daripada dari DC ke cahaya." Bagaimana dengan bola lampu yang terpasang pada baterai? : P (ok lelucon yang terlalu mudah)
Doombot

@ Doombot- haha. Tetapi tidak dengan antena array, kecuali jika Anda mendapatkan antena benar-benar panas. ;-)
Spehro Pefhany

5

Sebuah modulator elektro-optik melakukan apa yang saya percaya Anda bertanya tentang. Berikut kutipan dari wiki: -

Electro-optic modulator (EOM) adalah perangkat optik di mana elemen yang dikendalikan sinyal menunjukkan efek elektro-optik digunakan untuk memodulasi berkas cahaya. Modulasi dapat dikenakan pada fase, frekuensi, amplitudo, atau polarisasi balok. Bandwidth modulasi yang diperluas ke rentang gigahertz dimungkinkan dengan penggunaan modulator yang dikendalikan laser.

Seperti yang Anda lihat, AM, FM atau PM dapat dicapai.


1
Dia ingin benar-benar membuat cahaya, bukan hanya memodulasi cahaya yang ada. Ini berada di luar ranah elektronik meskipun spesifikasi ditulis oleh noobs yang menentukan setara dengan bandwidth 'DC-to-daylight' (dan nol noise dan distorsi).
Spehro Pefhany

@SpehroPefhany, Nah jika Anda FM Anda mendapatkan sedikit cahaya "baru" di band samping. Tetapi mendapatkan dari 100MHz ke 300THz dengan cara itu akan lebih sulit daripada menggandakan semuanya. : ^)
George Herold

@GeorgeHerold AO modulator menarik. Akan menyenangkan untuk mengetahui sebanyak Phil H. tentang hal ini. Anda dapat melakukan hal-hal interferometri loop tertutup sub-panjang gelombang yang menarik dengannya.
Spehro Pefhany

3

Hmm, Nah ada kristal non-linear dimana Anda dapat mencampur "cahaya" dari panjang gelombang yang berbeda. Cari OPA (penguat parametrik optik). Tetapi Anda harus mulai dengan cahaya ... laser. Saya kira pada prinsipnya Anda bisa mulai dengan 100MHz dan menggandakan hingga 300THz, tapi itu banyak berlipat ganda: ^) Jika saya sedikit merentangkan pertanyaan Anda, dan bertanya bagaimana mengubah elektron menjadi cahaya ... (bukan dalam atom) Kemudian Saya akan berpikir tentang akselerator, di mana Anda mendapatkan radiasi synchrotron. Dan pada akhir sinar elektron Anda dapat membangun laser elektron gratis. (Bertahun-tahun yang lalu saya bekerja di FEL, tidak cukup terlihat (3-10 um), tetapi Anda bisa melihatnya ketika ia meledakkan sesuatu.)

Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.