光鑷知識

2014-07-25 admin1

光是一種特殊的物質(zhì),攜帶有能量和動量,光與物質(zhì)相互作用時彼此交換能量和動量,產(chǎn)生各種效應。

  光與物質(zhì)間可以交換動量,使受光照射的物體受到一個力或力矩,也即產(chǎn)生光的力學效應。由于通常光源發(fā)出的光產(chǎn)生的力學效應太微弱,這一效應在激光發(fā)明之后才引起人們的關(guān)注,并取得了突破性進展。


  光鑷的原理

  1.1光的動量和光壓

  光的電磁理論,證明了光作為電磁波,不但具有能量,而且具有動量。


  對于單色平面光波,設(shè)其電磁場能量密度為u,它以光速c傳播,相應的電磁能流密度矢量的大小為

  s=uc,(方向指向光的傳播方向)


  而動量密度(單位體積的光場攜帶的動量)為

  g=u/c,(方向沿光的傳播方向或波矢的方向)


  單位時間流過垂直光傳播方向單位面積的動量為g=gc=u=s/c。按光的量子理論,波矢為k的單色平面波可以看成是一束光子流,其中每一個光子所攜帶的能量ε=V,動量為:

  P=h*k=h/λ

  (其中,H:普朗克常數(shù),λ=1/k光波長)


  如果光束中的光子密度為n,也即光場的能量密度為u=ε,于是動量密度

  g=np=u/c,


  與經(jīng)典電磁理論的結(jié)果一樣。由此式直接可得能量為E的平面光波所攜帶的動量為

  g=E/c


  既然光具有動量,根據(jù)牛頓第二定律,作用在物體上的力就等于光引起的單位時間內(nèi)物體動量的變化光與物體相互作用的過程中就可能伴隨有動量的交換。單位時間里物體動量的變化就是所受的力,這意味著光對被照物體施加一個力的作用。這種由于光輻射對物體產(chǎn)生的力通常稱之為光的輻射壓力或簡稱光壓。


  一束平行光照射到物體上,其動量變化為Δp,歷經(jīng)時間t秒,則物體得到的動量為-Δp。由此可得光作用在物體上的力為F=-Δp/t。如果光束作用的面積為s,則單位面積上受到的力即為光壓p=F/s。


  2.2 光鑷——單光束梯度力光阱

  日常,我們用來挾持物體的鑷子,都是有形物體 ,我們感覺到鑷子的存在,然后通過鑷子施加一定的力鉗住物體。捕獲微小粒子的光鑷是一個特別的光場,這個光場與物體相互作用時,物體整個受到光的作用從而達到被鉗的效果,然后可以通過移動光束來實現(xiàn)遷移物體的目的。如果以形成光場的中心劃定一個幾微米方圓的區(qū)域,你將會觀察到一旦光子涉足這個禁 區(qū)就會自動迅速墜落光的中心,表現(xiàn)出這個光場具有地心引力的效應。如將被光鑷捕獲的粒子比做墜入碗底的玻璃珠,那么,光鑷又酷似一個陷阱。這個特別的光場造就了一個勢能較低的區(qū)域(碗底),即從這區(qū)域內(nèi)到區(qū)域外存在一個勢壘(碗壁)。當物體的動能不足以克服勢壘時,粒子將始終停留在阱內(nèi)。雖然光與物體相互作用的過程我們是看不見的摸不著,其結(jié)果展現(xiàn)給我們的是,通過光鑷作用的物體是在按特定路線運行。光鑷搬運粒子的情形就酷是一個無形的機械手,這個看不見的機械手將按照您的意志形自如地控制目標粒子。


  對于一臺光強呈高斯型分布,功率為10mW的HE-nE激光,若光束發(fā)散角為2’,由此獲得光束方向上的輻射亮度是太陽光的1萬倍,若把該光束會聚到微米量級,由上述方法可計算出,在光束中心可產(chǎn)生106達因/ 平方米的輻射壓力,如果把一個微米量級的電介小球置于此HE-nE激光光束焦點處,可使該小球產(chǎn)生108cm/s2≈105g的加速度,如此大的力使得激光動力學的開發(fā)應用成為可能。


標簽: 光鑷
亚洲永久无码7777kkk,欧美肥熟妇xxxxx,国产96在线 | 欧美,aaa一级最新毛片,亚洲成a人片在线观,日韩国产有码在线观看视频 ,成人三级在线视频,久久久久综合国产,av在加勒比在线,色妇色综合久久夜夜
91系列在线观看免费| 99久久99久久久精品齐齐| 国产精品嫩草影院入口一二三| 噜噜噜色噜噜噜久久| 色欲综合久久躁天天躁| 久久亚洲精品无码AⅤ大香| 国产成人精品无码片区在线观看 | 宅宅午夜亚洲精品| 亚洲午夜久久久影院伊人| 国产亚洲精品A在线观看 | 国产精品麻豆网站| 在线观看国产区亚洲一区| 国产精品自产拍在线观看免费| 国产精品人妻无码免费| 亚洲国产成人无码网站| 国产精品成人在亚洲| 欧美日韩亚洲中文字幕二区| 国产欧美亚洲精品第1页青草| 专区天天躁天天躁在线视频| 亚洲男gay一区二区| 在线一区二区三区不卡| 熟妇人妻一区二区三区四区| 国产午夜福利久久精品| 香港经典a毛片免费观看变态| 大学生久久香蕉国产线看观看| 18禁亚洲深夜福利| 国产农村妇女毛片精品久久| 亚洲人成网站久久影院| 亚洲精品乱码久久久久久按摩| 亚洲欧洲AV综合色无码| 国产高清欧美情侣视频| 亚洲国产成人字幕久久| 精品无人区无码乱码毛片国产| 亚洲伊人久久网| 97久久超碰国产精品最新| 日韩a级一片在线观看| 免费萌白酱国产一区二区三区| 国产女主播高潮在线播放| 国产69精品久久久久久妇女| 欧美大成色www永久网站婷| 亚洲欧美成人另类激情|