Составители:
Рубрика:
Оптический пинцет
46
Экспериментальное измерение силы давления света было впервые осуще-
ствлено в 1899 г. в Москве Петром Николаевичем Лебедевым (1866 - 1912).
Используя чувствительные крутильные весы, помещенные в высокий вакуум,
Лебедев смог выделить действие светового давления на фоне конвекционных
потоков остаточного газа и радиометрического эффекта. Эти измерения дали
величину, согласующуюся с точностью до 20% с теоретическими предсказа-
ниями Максвелла. Много лет спустя, в 1923 году Вальтер Герлах (1889-1979),
повторил опыты Лебедева, пользуясь более совершенными методами получе-
ния вакуума. Благодаря этому удалось получить лучшее (до 2%) совпадение с
теоретическими величинами.
В силу своей малости, давление света, предсказанное Максвеллом, и об-
наруженное Лебедевым, на протяжении многих лет представляло интерес ско-
рее с
теоретической точки зрения. Оно проявлялось в космических масштабах
– например, в процессах, протекающих в недрах звезд, и масштабах субатом-
ных – так как в квантовой механике импульс фотона играет главную роль во
взаимодействии атомов с излучением.
И только после создания лазеров в середине XX века, световое давление
вновь привлекло внимание исследователей. В отличие
от обычных источников
света, лазер способен генерировать исключительно интенсивные пучки моно-
хроматического излучения, отличающиеся высокой направленностью и коге-
рентностью. Благодаря своим исключительным свойствам, пучок лазерного из-
лучения легко может быть сфокусирован в область размером порядка длины
световой волны. Плотность потока световой энергии в этой области так велика,
что действующая в
ней сила давления света позволяет ускорять, тормозить, да-
же стабильно удерживать на одном месте микроскопические частицы.
Например, лазерный пучок мощностью 1 Вт, сфокусированный на иде-
ально отражающую свет частицу размером порядка длины волны света (0,5
мкм), способен сообщить ей ускорение, в 10
5
раз превышающее ускорение сво-
бодного падения. Согласно утверждению Артура Ашкина – изобретателя ла-
зерного пинцета, оценка такого рода, сделанная им в 1969, породила его инте-
рес к манипуляции микроскопическими частицами при помощи лазерного из-
лучения.
В начале 1970 годов он продемонстрировал, что силы давления света,
действующей в лазерном пучке, вполне достаточно, чтобы перемещать
и даже
поднимать в воздух микроскопические частицы, уравновешивая давлением ла-
зерного пучка действующую на них силу тяжести. Дальнейшим развитием этих
работ стал «оптический пинцет» – предложенный в 1987 г. способ удержания
микрочастицы в заданной области пространства при помощи одного лазерного
пучка, сфокусированного объективом микроскопа.
В 1968 г. Владилен Степанович Летохов (1939-2009) предложил исполь-
зовать силы
светового давления для захвата отдельных атомов и охлаждения их
до недосягаемых другими способами температур. Лазерное охлаждение атомов
было продемонстрировано в 1978 г. также научной группой Ашкина. Исследо-
вания в этой области самостоятельно продолжил Стивен Чу – один из сотруд-
ников Ашкина. В 1997 году Стивен Чу получил вместе с Уильям Филлипсом и
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- …
- следующая ›
- последняя »
