Der photoakustische Effekt (PAE), auch optoakustischer Effekt genannt, ist ein physikalischer Effekt, den sich die Optoakustik zunutze macht. Er beschreibt die Umwandlung von Lichtenergie in akustische Energie (Schall). Erstmals beschrieben wurde der photoakustische Effekt 1880 von Alexander Graham Bell. Bereits kurz danach veröffentlichten auch andere namhafte Wissenschaftler wie Rayleigh, Wilhelm Conrad Röntgen und John Tyndall Arbeiten zu diesem Effekt.

Beschreibung

Wird ein Ausbreitungsmedium 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 Tomografie zur Untersuchung von Gasen, Festkörpern und Geweben eingesetzt.

Siehe auch

Literatur

  • Harald Leyser: Zeitaufgelöste Kalorimetrie zur Untersuchung struktureller und reaktiver Dynamik bei Proteinen. Herbert Utz Verlag, 1999, ISBN 978-3-89675-588-9 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  • Allan Rosencwaig: Photoacoustic Spectroscopy. In: L. Marton (Hrsg.): Advances in electronics and electron physics. Academic Press, 1978, ISBN 978-0-12-014646-8, 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. Band 20, Nr. 118, 1880, S. 305–324.
  2. ↑ Lord Rayleigh: The Photophone. In: Nature. Band 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. Band 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. Band 31, 1880, S. 307–317, JSTOR:114062.
  5. ↑ Markus W. Sigrist: Air monitoring by spectroscopic techniques. Wiley-IEEE, 1994, ISBN 978-0-471-55875-0, S. 163.
  6. ↑ Darryl Almond, Pravin Patel: Photothermal science and techniques. Springer, 1996, ISBN 978-0-412-57880-9, S. 4.
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