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【科学家利用光与微粒(100毫米左右)发生相互作用的特性,发明了一种用激光来操纵微粒的工具---光镊子.其原理是:当一束会聚的激光束从光疏媒质进入光密媒质时发生折射(如图题1所示】
1人问答
更新时间:2024-04-26
问题描述:

科学家利用光与微粒(100毫米左右)发生相互作用的特性,发明了一种用激光来操纵微粒的工具---光镊子.其原理是:当一束会聚的激光束从光疏媒质进入光密媒质时发生折射(如图题1所示),光束的会聚程度将减弱,光束在界面受到向下的力;当一束会聚的激光束从光密媒质进入光疏媒质时发生折射(如图题2所示),光束的会聚程度将增强,光束在界面受到向上的力.

(1)现有一束向某点会聚的激光束射向折射率大于周围介质的小球,试分析图3所示情况下,小球受到激光束的总作用力方向.

(2)用光镊子捕获和移动水中的玻璃小球十分方便.图4是利用光镊子把水中玻璃小球排成“人”字形或“口”字形的照片.实验时,将混有直径为2.5微米的玻璃小球的水溶液滴在载玻片上,然后利用光镊子将玻璃小球提离载玻片,并在水中移动.设光镊子的捕获力与激光的功率成正比.已知玻璃小球的密度ρ=2.0×103千克/米3,激光的最大功率为Pmax=30毫瓦,球体的体积V=43πr3.实验发现当激光功率为P=16毫瓦时,恰好能将玻璃小球提离载玻片.求该光镊子能产生的最大捕获力.

刘云峰回答:
  (1)由图可知,光线经两次折射折向上方,即光束经过(玻璃)介质球受到的总作用力的效果为向上,所以玻璃(介质)球受到的激光束的总作用力方向向下.(2)由激光功率为P=16毫瓦时,恰好能将玻璃小球提离载玻片,可...
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