哈里鲁亚 发表于 2018-10-12 11:50:54

2018诺贝尔物理学奖----光镊原理浅谈

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光镊技术由来已久,阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin )在1986年就发明了第一代光镊。经过30多年的发展,光镊技术已经越来越成熟,并应用在生物学、物理学、医学等领域。这里我们将尽量通俗地介绍光镊的原理。光镊,简单来讲,就是用激光来俘获、操纵、控制微小粒子的技术。这微小粒子可以是小水珠,活细胞,生物大分子等。当激光打到小粒子的时候,粒子就被光“吸住”了,并且会被吸到光强最强的地方,也就是焦点处,移动光束,就可以移动粒子。那么,粒子为什么会被吸到光强最强的地方并被束缚住呢?光与物质是可以相互左右的。一柱水喷我们身上,或者一阵风迎面吹来,我们都能感觉到些许压力,具有波粒二象性的光自然也一样会对我们产生压力,只不过这个力很小很小而已,这就是光压。而在某些情况下,光还能对物体产生拉力,这样就形成了能束缚粒子的一个“陷阱”,通常被称为势阱。那么势阱又是如何产生的呢?我们需要先来复习一些中学的物理知识---动量守恒定律。如图,有两个小球,铜球有一个初速度,动量为p1,钢球则是静止的,动量为p2=0。把这两个小球看作一个系统,那么这个系统的初始动量就是p=p1+p2。铜球撞上钢球后,它们各自的速度都发生了变化,动量也变了。但是系统的动量是不变的,还是等于p,这就是动量守恒定律。我们回来看光束和透明小球组成的系统,如图,光束有一个动量,而小球则是静止的,动量为0,而光束的动量是水平的,系统在竖直方向上的动量为0.当光束照射到小球但不通过中心的时候,小球会使光线折射,如图。这时光束在竖直方向上有了一个向下的动量。为了使系统的动量守恒,小球必须有一个向上的动量,这个动量就把小球“吸”向光速的轴线。如果小球在光束的轴线上但在焦点之外,那小球就会使光束汇聚,如图。汇聚的光束会使它的动量比原来的大,此时需要小球有一个反向的动量,这样才能使系统的动量守恒,这个反向的动量就把小球拉回焦点。如果小球在光束的焦点以内,则会使光束扩散,如图。扩散的光束动量会比原来小,为了使系统动量守恒,小球需要有一个同向的动量,这个动量就把小球推向焦点。就这样,只要小球偏离了焦点,都会有一个动量使它回来,就像一个陷阱一样,把小球束缚住。我们移动光束,也就可以控制小球了,就像一个镊子。这就是光镊的基本原理。如果还不太明白,可以看视频。

3983596 发表于 2018-10-12 12:35:33

好文

gotta_ 发表于 2018-10-12 13:28:59

很明白

瑞香 发表于 2018-10-12 13:55:03

深动形象长知识

裔然 发表于 2018-10-12 14:01:18

这是不是意念取物?

LIUYASHAN 发表于 2018-10-12 15:17:19

近视眼矫正就是应用今年诺贝儿物理奖的成果

状态失控 发表于 2018-10-12 15:35:46

这么说星球大战里的原力不是扯蛋的呀。

ZenoWu 发表于 2018-10-12 15:51:00

长见识了

ygyi2009 发表于 2018-10-14 11:01:57

长见识了

slzhf001 发表于 2018-10-15 16:29:12

长知识了,讲的很容易被人接受
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