Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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DY: Dynamik und Statistische Physik

DY 46: Poster

DY 46.47: Poster

Donnerstag, 29. März 2001, 15:45–18:15, Foyer S\ 3

Zum Zentrum driftende Targetmuster und Spiralen in einem optischen System — •F. Huneus, B. Schäpers, T. Ackemann und W. Lange — Institut für Angewandte Physik, Corrensstr. 2-4, 48149 Münster

In einem Experiment zur Musterbildung in der nichtlinearen Optik beobachten wir im transversalen Intensitätsprofil des verwendeten Laserstrahls oberhalb einer Schwellintensität die spontane Entstehung von Targetmustern und rotierenden Spiralen. In der betrachteten Anordnung tritt zirkular polarisiertes Licht durch atomaren Natriumdampf in einem äußeren Magnetfeld. Nach einer Strecke mit freier Ausbreitung wird das Licht von einem ebenen Spiegel in den Dampf zurückgekoppelt. Der Vergleich experimenteller Ergebnisse mit einer theoretischen Vorhersage zeigt, daß das raumzeitliche Verhalten auf eine Hopf-Instabilität bei einer endlichen Wellenzahl zurückzuführen ist. Die Bewegung der Erregungswellen ist im Gegensatz zu anderen musterbildenden Systemen, wie etwa erregbaren Medien, zum Zentrum der Struktur hin gerichtet. Während in Simulationen mit einem räumlich homogenen Lichtfeld die Targetmuster und Spiralen nicht gefunden werden konnten, wird ihr Auftreten und die meisten Aspekte ihres Verhaltens reproduziert, wenn man das im Experiment gegebene gaußförmige Strahlprofil berücksichtigt. Weitere numerische Untersuchungen ergeben, daß eine gaußförmige Phasenverteilung in einem ansonsten homogenen Lichtfeld die beobachteten Strukturen ebenfalls erzeugt, wobei das Vorzeichen des Phasengradienten für die Auswahl der Driftrichtung der Erregungswellen verantwortlich ist.