Photoakustischer Effekt

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.^[1] Bereits kurz danach veröffentlichten auch andere namhafte Wissenschaftler wie Rayleigh^[2], Wilhelm Conrad Röntgen^[3] und John Tyndall^[4] Arbeiten zu diesem Effekt.^[5][6]

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

• Photophon

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).

Weblinks

• A Flashlight playing the Imperial March (YouTube) Demonstration des photoakustischen Effekts an Mikrofaser-Gewebe