Az Optikai Csapdázás módszere

A lézercsipesz az optikai csapdázás segítségével képes mikrorészecskéket térben rögzíteni, vagy mozgatni. A csapdát egy nagy numerikus apertúrával lefókuszált nyaláb képezi. A fókusz körül levő részecske és a nyaláb mechanikai kölcsönhatása nyomán olyan erők ébrednek, melyek a testet a fókuszpont irányába, az egyensúlyi pozíció felé igyekszenek mozdítani.

optikai

Fénytörés hatására fellépő fotonimpulzus-változás. P1 kiindulási, P2 kölcsönhatás utáni impulzus, ΔP impulzusváltozás, F erő, Δt időintervallum, h Planck állandó és λ hullámhossz.

Optikai erők egyensúlya a lézercsipeszben. A lézercsipeszben impulzuskicserélődés lép fel egy diffrakciólimitált fókuszponton áthaladó fotonok és egy mikroszkópikus méretű fénytörő részecske között, és emiatt optikai erők lépnek fel, melyek egyensúlyi helyzet irányába tolják a részecskét. Erőegyensúly esetén – egy potenciálvölgy mélyén – a részecske térbeli helyzete rögzül. Mivel az egyensúlyi helyzetből való kitérés bizonyos határok között egyenesen arányos a részecskére kívülről hatóerő nagyságával, a lézercsipesz erőmérőként is használható.

Olyan esetben ahol egy csapdába ejtett részecske átmérője a fény hullámhosszánál jelentősen nagyobb, a csapdázás jelensége geometriai optikával leírható.

1a

2a

3a