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。
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:244引用:2难度:0.1
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