Speckle-Korrelationen und universelle Leitwertfluktuationen von Licht

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Datum
1998
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Scheffold, Frank
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Physik
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Speckle correlations and universal conductance fluctuations of light
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Dissertation
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Zusammenfassung

A comprehensive study of dynamic long C2(t) and infinitive range C3(t) correlations in the transmission speckle pattern of multiply scattered light is presented. These correlations are fundamental deviations from classical transport theory. Like weak and strong (Anderson) localization they become more important with increasing disorder, i.e. decreasing transport mean free path l* of the propagating waves.
First a short introduction to dynamic light scattering both in the single and multiple scattering regime is given. After that a simple intuitive theory for the geometry dependence of C2(t) and C3(t) is derived. The experimental part starts with the first observation and a comprehensive study of long range C2(t) and its dependence on sample geometry. The influence of specific surface effects is discussed. In the second experimental part evidence for infinitive range correlations C3(t) is presented and analysed. The data provides the first observation of the classical wave analogue of universal electronic conductance fluctuations (UCF) and therefore pinpoint their physical origin as a macroscopic quantum-wave interference effect.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine detaillierte Studie von Speckle- Korrelationen bei der Transmission von Laserlicht durch hochkonzentrierte, stark streuende Kolloidsuspensionen durchgeführt. Bei dem untersuchten Phänomen handelt es sich um eine fundamentale Korrektur zur Lichtausbreitung in trüben Medien, die ähnlich der schwachen und starken Lokalisierung von Licht mit wachsender Unordnung, bzw. kürzer werdender Streulänge l* immer stärker an Bedeutung gewinnt.
Nach einer allgemeinen Einführung in die Einfach- und Vielfachstreuung von Licht beschäftigt sich der nachfolgende Abschnitt mit der Ableitung eines physikalisch anschaulichen Modells zur theoretischen Beschreibung lang- und unendlich-reichweitiger Speckle-Korrelationen in der dynamischen Vielfachstreuung. Im ersten experimentellen Teil der Arbeit wird zunächst eine detaillierte Untersuchung langreichweitiger Speckle-Korrelationen C2(t) präsentiert. Das abschließende Kapitel beschäftigt sich mit dem erstmaligen experimentellen Nachweis universeller Leitwertfluktuationen (UCF) von Licht - den unendlich-reichweitigen Speckle-Korrelationen C3(t). Durch den Nachweis dieses klassischen Analogons konnte gleichzeitig auch der Ursprung elektronischer UCF als ein makroskopischer (Quanten-) Interferenzeffekt der propagierenden Elektronenwellen eindeutig festgelegt werden. Die Bedeutung dieses Interferenzeffekts steigt mit wachsender Unordnung an und führt letztlich zu einem Kollaps der klassischen Transporttheorie in ungeordneten Medien.

Fachgebiet (DDC)
530 Physik
Schlagwörter
Speckle, Vielfachstreuung, Leitwertfluktuationen, UCF, Ungeordnete Systeme, speckle, speckle correlations, multiple scattering, diffusing wave spectroscopy, conductance fluctuations, UCF, mesoscopic systems
Konferenz
Rezension
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Zitieren
ISO 690SCHEFFOLD, Frank, 1998. Speckle-Korrelationen und universelle Leitwertfluktuationen von Licht [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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Prüfungsdatum der Dissertation
September 24, 1998
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