如何用簡單的語言介紹光鑷的原理？

1樓：斯懷亞隱人

光的力學效應——光鑷。optical tweezer。也叫單光束梯度光阱。

用一束高度匯聚的雷射形成的三維勢阱控制微小粒子。特殊光長形成光勢阱，有鑷子抓物體的功能，是靈敏的力感測器。

特點：研究個體行為的工具，對單個活體生物以非接觸遙控方式實施無菌無損操作，動態跟蹤進行微小力測量。有高選擇性，操作可視性。

2樓：潘安

從折射講起比較好理解，只需要幾何光學和普通物理知識。

當然也有更複雜的版本，取決於粒子大小了。如果雷射波長比顆粒尺寸大得多時，顆粒就可以被當做是在光場中的電偶極子。當被作用物體的尺寸與雷射波長在同一數量級時，可以利用麥斯威爾方程組來解釋其原理。

當粒子比較大的時候才好用幾何光學解釋。

分割線光鑷的產生是基於由光動量改變而產生作用力，這是力產生的原因（光的力學效應），類似可參考光壓。

雷射的產生可以使這一作用力足夠大，從而捕獲粒子。

我們都知道光有波粒二象性，光與物質相互作用下，這裡我們主要考慮粒子性。

如果在光跨越兩種折射率不同的介質臨界麵時，光的方向會發生變化，即折射，同時也會發生mie散射。這裡折射和mie散射都是彈性碰撞。

那麼拿一束高斯光束照射大顆粒透明粒子，光會發生折射，方向改變，動量發生變化。根據動量守恆定律，光子的初末動量之差轉換到了微粒上，則我們可以計算出這個力為梯度力

其中當顆粒偏離光束中心時（右圖），由於光束中心的光強較大，動量的轉移造成對顆粒有乙個指向光束中心的合力。當顆粒處於光束中心時（左圖），顆粒受到的橫向合力為零。但是未聚焦的雷射會對顆粒造成沿著光線傳播方向的力。

聚焦的雷射除了可以將顆粒困在雷射的中心軸上，還可以將它困在光軸上的特定位置：無論顆粒在雷射聚焦點之前（左圖）或之後（右圖），動量的傳遞都會對顆粒產生乙個指向雷射聚焦點的合力。因此，顆粒會被固定於聚焦點稍微偏後一點的位置。

（稍微偏後是因為顆粒會由於光的散射而受到沿著光傳播方向的力）

到此對於初學者而言就足夠了，通俗易懂，興趣十足.

參考文獻

梁言生，姚保利，雷銘，嚴紹輝，於湘華，李曼曼. 基於空間光場調控技術的光學微操縱[J].光學學報，2016，36（10）.

3樓：Owenot01

以題主這個水平，其實應該是去寫科普而不是等著別人來科普了呀，其實你可以去讀一讀諾獎發布的那個科學背景檔案，以及其中引用的Arthur Ashkin 80年代的幾篇文章，都是非常淺顯易懂的哈，假如還有具體的問題我可以來幫你哈~

至於梯度力的原理及成因，那幾篇文章裡都有推導過程的，也都很簡單，其實就是極化微粒在非勻強電場中受力不平衡的結果~

如何用簡單的語言介紹 光鑷 的原理？