Evaneszenz

 Evaneszente (etwa: dahinschwindende) Wellen sind elektromagnetische Felder, die hinter der Oberfläche, an der sie entstanden sind, exponentiell mit dem Abstand abklingen.

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Evaneszente Wellen treten in einem Bereich auf, in dem bei konventioneller Betrachtung kein Feld existieren sollte. Ihre Existenz erklärt sich quantenmechanisch aus der Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Photons, welche sich auch auf den Bereich in oder hinter einem Reflektor erstreckt. Für Funkwellen folgt ihre Existenz aus der Lösung der Maxwell-Gleichungen an der Grenzfläche. Da ein Feld nicht instantan auf null absinken kann, ergibt sich ein schneller exponentiell fallender Verlauf im verbotenen Bereich.

Evaneszente Wellen treten z. B. in oder hinter Flächen auf, an denen Wellen reflektiert werden. Da keine Energie wegtransportiert wird, gilt dies auch bei vollständiger Reflexion und Totalreflexion an einer Grenzfläche transparenter Materialien.

Nachweis durch verhinderte Totalreflexion

 Bringt man zwei Glasprismen sehr nahe zusammen (siehe Abbildung), kann man Licht messen, wo keines sein dürfte, nämlich nach dem zweiten Prisma (rosa Lichtstrahl). Die Intensität sinkt exponentiell mit dem Abstand der Prismen. Diesen Effekt nennt man verhinderte Totalreflexion, da eigentlich alles Licht nach oben reflektiert werden müsste. Aufgrund des evaneszenten Feldes hinter dem Prisma kann aber trotzdem Licht transmittiert werden, falls ein zweites Prisma in das evaneszente Feld eintaucht. Dies ähnelt dem endlich hohen Potentialtopf in der Quantenmechanik, wo die Wellenfunktion im verbotenen Bereich exponentiell abklingt. Daher ist dieser Effekt auch als optischer Tunneleffekt bekannt.

Der Effekt der gestörten Totalreflexion wird bei der ATR-Spektroskopie ausgenutzt, um Verunreinigungen und Fehler von Oberflächen und dünnen Schichten sichtbar zu machen.

Auch die Optische Nahfeldmikroskopie nutzt evaneszente Wellen.

Die aus Lochblech bestehende Tür von Mikrowellenherden muss durch eine zusätzliche Scheibe geschützt werden, da die Mikrowellen im Ofeninneren zwar nicht durch die Tür gelangen können, jedoch unmittelbar hinter den Löchern evaneszente Felder erzeugen, die bei Annäherung z. B. eines Fingers zur Auskoppelung von Mikrowellen führen würden.

In Lichtwellenleitern befinden sich evaneszente Wellen im niedrigbrechenden cladding der Faser. Das cladding verhindert einen Strahlungsaustritt aus dem Faserkern, indem es verhindert, dass sich Schmutz oder der Fasermantel dem evaneszenten Feld um den Kern nähern und so die Totalreflexion stören.

Siehe auch

• Tunneleffekt
• Evanescent Wave Scattering