شکل2-2:برهمکنش نور با اتم ها 44
شکل2-3همانطوری که در این شکل دیده می شود باریکه لیزری با ایجاد گرادیان نیرو می تواند باعث محبوس شدن و به تله انداختن ذرات شود. 47
شکل 2-4:در این شکل نیروی وارد بر ذرات بر حسب قدرت لیزری و به تله انداختن انها بر حسب قدرت خروجی لیزر رسم شده است .همانطوری که دیده می شود به تله انداختن ذرات با قدرت خروجی لیزر ارتباط مستقیم دارد. 48
شکل3-1:قطبش القا شده در سیستم بر حسب میدان اعمالی به سیستم 59
شکل3-2:قطبش القا شده در سیستم بر حسب میدان اعمالی به سیستم 60
شکل3-3:نیروی وارد شده به سیستم بر حسب تغییرات I 61
شکل3-4 :تغییرات فرکانس سیستم بر حسب جابه جایی مولکولی نشان داده شده است . 62
شکل3-5 :همانطوری که در این شکل دیده می شود نیروی وارد شده بر ذره بصورت گوسی بوده و باعث به تله افتادن ذره در چاههای این نیرو می شود. 63
شکل3-6:همانطوری که در این شکل دیده می شود میزان توان خروجی در یک لیزر با استفاده از دمش Wcp در ان بصورت غیر خطی کاهش می یابد.که این عمل برای حالت دمش Wp کاملا بر عکس هستش . 65
شکل3-7:همانطوری که در این شکل دیده می شود میزان توان خروجی در یک لیزر با استفاده از دمش Wp در ان بصورت غیر خطی افزایش می یابد. 66
شکل3-8:همانطوری که در اینجا دیده می شود نیروی وارد بر یک ذره یا جسم به تله افتاده بر حسب تغییرات ذره از منبع این نیرو بصورت بالا تغییر می کند که می توان این سیسم را بصورت میکروسکوپیکی در حرکت نسبی ذرات از منبع نیز مشاهد کرد.(در شکل قبلی) 67
فهرست علائم
فصل اول پیشینه تحقیق و بررسی منابع
مقدمه:
اگر چه با تجربه روزانه در تناقض است، اما از زمان ظهور تئوری الکترومغناطیس به وسیله ماکسول، پذیرفته شده است که امواج نوری دارای تکانه خطی هستند. ماکسول طرز عمل تئوری به صورت خودسازگار توضیح های کپلر را اثبات کرد که معتقد بود نیروهای دافع خورشید روی قسمت های دنباله دار از فشار تابش نور خورشید ناشی می شود .حتی قبل از اختراع لیزرها، مشاهدات با لوازم آزمایشگاهی دقیق از لحاظ کیفی ( لبدو 1903، نیکول و هال 1901 ) و به صورت کمی ( نیکول و هال 1901 ) وجود فشار تابشی را ثابت کرد. به هر حال دستکاری میکرونی اپتیکی به عنوان یک وسیله به محدود کردن انتخابی و حرکت ذرات کوچک، گرادیان شدت خیلی بالا لازم دارد که تنها با چشمه های نور لیزر ممکن می شود. این شاخه از فعالیت چهل سال قبل به وسیله اشکین در مقاله ای با عنوان ” شتاب و تله اندازی ذرات به وسیله فشار تابشی” [1] آغاز گردید. او باریکه لیزر متمرکز شده ضعیف را برای هدایت ذرات استفاده کرد. او نه تنها شتاب ذرات به وسیله نیروی تابش را مشاهده کرد بلکه متوجه یک نیروی گرادیان ( هل دادن ذرات شفاف با یک ضریب شکست بالاتر از محور باریکه احاطه کننده ) شد. علاوه بر این او مفهوم تله اندازی نوری انتشار شمارنده را ارائه و اثبات کرد که در آن فشار تابشی دو باریکه ی لیزر مخالف منجر به محصور شدن سه بعدی پایدار ذرات می شد. به زودی تله های اپتیکی پایدار دیگر شامل تله معلق اپتیکی ناشی از موازنه نیروی گرانش با فشار تابشی اثبات گردید[1] . یک شکاف مهم در شاخه دستکاری میکرونی اپتیکی، اثبات تله نیروی گرادیان باریکه منفرد بود که امروزه به انبرک های نوری معروف است. در انبرک های نوری یک باریکه لیزر منفرد به واسطه یک عدسی با روزنه عددی بالا شدیداً متمرکز می شود و به وسیله این وسایل می توان نیروهای گرادیان متقابل کننده با نیروهای پراکندگی را در جهت انتشار ایجاد کرد. این پیاده سازی ظریف از تله اپتیکی، تله اندازی اپتیک سه بعدی ذرات دی الکتریک به صورت پایا را ممکن می سازد. بر پایهی این ساخته های بنیادی یک شاخه کلی از دستکاری اپتیکی ذرات میکرونی توسعه یافت. از یک سو انبرک های نوری به صورت همه جانبه سریعا توسعه پیدا کردند که شامل ابزارهای چند تابعی به وسیله سازوکار تسهیم زمان، شکل دهی باریکهی هولوگرافیک و یک تعداد غیر قابل شمارش از پالایش تکنولوژیکی را می شد. از سوی دیگر یک محدوده وسیع از سازوکارهای دیگر ظاهر شد که مفهوم انبرک های اپتیکی گسسته چندگانه یا منفرد را فراتر برد اما یک چشم انداز اپتیکی مربوط به مسائل ویژه ارائه نمود.
1-1 نظریات دستکاری میکروسکوپی نوری
اگر ما لیزری را برداریم و به یک ذره ی کوچک بتابانیم، همزمان با حرکت نور،باریکه لیزر در درون آن انعکاس می یابد. نیروهایی که باعث تغییرات مسیر می شود، طوری روی ذره فعالیت انجام می دهند تا ذره به بخش پر تراکم تر پرتو لیزر حرکت کند. به خاطر اینکه پرتوهای لیزر منحنی گائوسی دارند، بخش پر شدت آن در مرکز محورهای پرتوها است. بنابرین نیرو، ذرات را محدود به محور پرتو می کند و از آنجایی که کانون پرتو قسمت پرتراکم پرتو در مسیر انتشار است، آن ذرات را به سمت کانون هدایت می کند. ذرات در سه بعد به دام می افتند. برای تولید نیروی کافی برای رسیدن به این پدیده دام انداختن سه بعدی، احتیاج به توان زیادی نیست. ما به شیب شدت بالا نیاز داریم و توجه خود را روی نقاطی با قطر چند میکرون متمرکز می کنیم .ذرات به دام افتاده از این طریق زمینه ی تحقیقات فراوانی را محیا کرده اند. از طریق گرفتن ذرات چسبیده به انتهای مولکول ها و کشیدن آنها می توانیم ویژگی های کشسانی DNA را اندازه گیری کنیم. اگر ذرات به دام بیافتند راحت تر می توانند شناسایی شوند.
اگرچه مد های پرتوی لیزر استفاده شده در دستکاری میکروسکوپی نوری هم در فاز و هم در دامنه متنوع هستند، بیشتر آنالیز های تئوری دستکاری میکروسکوپی نوری در صفحه عرضی هنوز بر چگونگی انتقال تکانه خطی نور به ذرات استوار می باشد. اشکین [2]دو روش متفاوت دستکاری میکروسکوپی ارائه کرد که بر اساس اندازهی میکروذرات نسبت به طول موج نور مورد استفاده در دام های نوری پایه گذاری شده بود.
در علم اتمسفری، ثابت شده است که ذرات معلق در هوا با توجه به اندازه خود نور را پخش می کنند. وقتی نور در حوزه رایلی پراکنده می شود، اندازهی ذرات پراکنده شده کوچکتر از طول موج نور است. بنابراین به این نتیجه می رسیم که مسئول رنگ قرمز غروب آفتاب و آبی آسمان، جداسازی زاویه دار است. وقتی نور در حوزه می اتفاق می افتد، ذرات پخش شونده مانند دود و قطرات آب و گردوغبار، بزرگتر از طول موج نور ها هستند. پراکندگی می مسئول سفیدی رنگ ابرها است.
با دنبال کردن همان روش، اشکین بیان کرد که دستکاری میکروسکوپی نوری توسط دو روش مجزا آنالیز می شود. یکی از این روش ها رویکرد اپتیک پرتویی برای ذرات می می باشد (قطر ذرات بزرگتر از طول موج نور) و دیگری تقریب دو قطبی الکتریکی برای ذرات رایلی است (طول موج نور بزرگتر از قطر ذرات). (شکل1-1)
شکل1-1: طول موج نور بر حسب قطر ذره که حوزه آنالیز را مشخص می کند.

مطلب مرتبط :   دانلود تحقیق با موضوع مراکز درمانی و مفاهیم نظری