Photoakustischer Effekt

Der photoakustische Effekt (PAE), auch optoakustischer Effekt genannt, ist ein physikalischer Effekt aus dem Bereich der Optoakustik. Er beschreibt die Umwandlung von Lichtenergie in akustische Energie (Schall). Erstmals beschrieben wurde der photoakustische Effekt 1880 von Alexander Graham Bell.^[1] Bereits kurz danach veröffentlichten auch andere namhafte Wissenschaftlern wie Rayleigh^[2], Wilhelm Conrad Röntgen^[3] und John Tyndall^[4] Arbeiten zu diesem Effekt.^[5][6]

Beschreibung

Wird ein Medium mit Licht bestrahlt, so wird ein Teil der Lichtenergie von dem Medium aufgenommen (absorbiert) und in Wärmeenergie umgewandelt. Durch die Wärmeleitung verteilt sich die Energie nach endlicher Zeit im Medium und es stellt sich eine minimal erhöhte Temperatur im Medium ein (Wärmeverluste durch Wärmestrahlung usw. werden zur Vereinfachung nicht betrachtet). Durch die Wärmezufuhr kommt es unter anderem zur Volumenvergrößerung bzw. zur Dichteabnahme.

Wird das Medium mit einer Folge von Lichtblitzen bestrahlt, kommt es zu einer periodischen Erwärmung und „Abkühlung“. Dieser ständige Wechsel von Volumenausdehnung und -verringerung stellt eine Schallquelle dar. Das kann Körperschall im Festkörper oder normaler Schall im Gas sein.

Anwendung

Der photoakustische Effekt wird unter anderem bei der photoakustischen Spektroskopie und der photoakustischen Tomographie zur Untersuchung von Gasen, Festkörpern und Geweben eingesetzt.

Siehe auch

• Photophon

Literatur

• Harald Leyser: Zeitaufgelöste Kalorimetrie zur Untersuchung struktureller und reaktiver Dynamik bei Proteinen. Herbert Utz Verlag, 1999, ISBN 9783896755889 (Eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche).
• Allan Rosencwaig: Photoacoustic Spectroscopy. In: L. Marton (Hrsg.): Advances in electronics and electron physics. Academic Press, 1978, ISBN 9780120146468, S. 208–313 (enthält einen guten Abschnitt zur Geschichte des photoakustischen Effekts).

Einzelnachweise

1. ↑ A. G Bell: On the production and reproduction of sound by light. In: Am. J. Sci. 20, Nr. 118, 1880, S. 305–324.
2. ↑ Lord Rayleigh: The Photophone. In: Nature. 23, 1881, S. 274–275, doi:10.1038/023274a0.
3. ↑ W. C. Roentgen: On tones produced by the intermittent irradiation of a gas. In: Philosophical Magazine Series 5. 11, Nr. 68, 1881, S. 308–311.
4. ↑ John Tyndall: Action of an Intermittent Beam of Radiant Heat upon Gaseous Matter. In: Proceedings of the Royal Society of London. 31, 1880, S. 307–317 ([1], abgerufen am 12. März 2011).
5. ↑ Markus W. Sigrist: Air monitoring by spectroscopic techniques. Wiley-IEEE, 1994, ISBN 9780471558750, S. 163.
6. ↑ Darryl Almond, Pravin Patel: Photothermal science and techniques. Springer, 1996, ISBN 9780412578809, S. 4.