Получение и исследования наноструктур. Вальднер В.О - 67 стр.

                                       67

                 nsol P ⎧            T 2 [sin( 2θ − 2ε ) + R sin 2θ ]⎫
       Fgrad   =        ⎨ R sin 2θ −                                 ⎬.
                   c ⎩                     1 + R 2 + 2 R cos 2ε      ⎭
                                                                    (6)
     Здесь R и T – коэффициенты Френеля для отражения и про-
пускания, θ и ε – углы отражения и преломления, P – мощность
светового луча. Согласно, коэффициенты при векторах i и k пред-
ставляют собой силу давления света и градиентную силу соответ-
ственно. Каждая из этих сил также включает в себя силы, дейст-
вующие на частицу со стороны преломленных и отраженных
внутри нее лучей. Полная сила, действующая на частицу со сторо-
ны пучка с определенным профилем (распределением интенсив-
ности), является векторной суммой сил, относящихся ко всем лу-
чам, которые составляют лазерный пучок. Таким образом, после
интегрирования выражения для силы по всем углам падения θ по-
лучаем полную радиационную силу, действующую на частицу.
     Принцип действия световых сил состоит в следующем. Прохо-
дящие через частицу или отражающиеся от нее лучи света обладают
импульсом, который при преломлении или отражении изменяет
свое направление. Согласно закону сохранения импульса, отражен-
ные или преломлённые в сферической частице лучи передают ей
импульс, равный по модулю и противоположный по направлению
вектору изменения импульса света. Тогда, согласно второму закону
Ньютона, изменение светового импульса в частице порождает дей-
ствующую на нее силу. Для того чтобы произвести стабильный за-
хват отдельной микрочастицы, требуется большой градиент интен-
сивности света. Оптические микроскопы с большим увеличением,
порядка 1500х, как правило, обладают объективами с большой чи-
словой апертурой. Такие объективы позволяют создать требуемый
градиент световой интенсивности. Радиационные силы, воздейст-
вующие, например, на полистирольную микрочастицу размером 5
мкм, имеют порядок величины 10-11-10-12 Н. В то же время в водном
растворе на нее действует сила ⎜mg-Farch⎜=(ρpart-ρsol)Vg, которая имеет
порядок 10-13 Н. В присутствии лазерного излучения такая микро-
частица будет удерживаться в области его фокусировки, а в его от-
сутствие – плавно оседать на дно.
     На рис. 20 показано, каким образом возникает градиентная