Составители:
Рубрика:
Оптический пинцет
56
пространяющегося слева направо, располагается слева от частицы. А перетяжка
пучка, распространяющегося справа налево – справа от частицы. При смещении
частицы, например, вправо от положения равновесия, она оказывается в облас-
ти пучка 2 с меньшим сечением и в области пучка 1 с большим. Так как интен-
сивность, а, следовательно, и плотность импульса излучения
обратно пропор-
циональна площади сечения пучка, то рассеивающая сила F
2
при этом увели-
чивается, а F
1
уменьшается. В результате, равнодействующая этих сил возвра-
щает тело в положение равновесия. В поперечном направлении тело удержива-
ется в ловушке совместным действием градиентных сил двух пучков.
Способ захвата и удержания частицы в заданной точке пространства при
помощи одного лазерного пучка, так называемый «оптический пинцет» был
предложен через 15 лет после первых
экспериментов с оптическими ловушка-
ми. Он основан на использовании одного лазерного пучка с числовой аперту-
рой NA>1. В таком пучке градиентная и рассеивающая силы направлены в про-
тивоположные стороны и взаимно компенсируют друг друга.
На рис. 5 представлена схема, поясняющая принцип действия оптическо-
го пинцета в приближении геометрической оптики. Лазерный луч с
числовой
апертурой NA = 1.2 пересекает покровное стекло препарата и распространяется
в воде, содержащей латексные микросферы. Показатель преломления воды n =
1.33, следовательно, апертурный угол пучка α = 65°. Лучи а и b этого пучка
преломляются микросферой и, отклоняясь, выходят по направлениям а
′
и b
′
,
соответственно. Из построения, представленного на рис. 5 очевидно, что рав-
нодействующая сил F
а
и F
b
, возникающих в результате преломления лучей, на-
правлена снизу вверх – против среднего потока энергии в лазерном пучке. Если
апертура лазерного пучка достаточно велика, то результирующая градиентная
сила F
град
компенсирует рассеивающую силу F
расс
и частица оказывается урав-
новешенной в точке, расположенной, как показано на рисунке, ниже перетяжки
лазерного пучка.
Рис. 5. Градиентная оптическая ловушка, использующая один лазерный пучок
с большой числовой апертурой
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 55
- 56
- 57
- 58
- 59
- …
- следующая ›
- последняя »
