PWS laser pincet
-
Beste student,
Voor mijn PWS wil ik onderzoek doen naar het laser pincet van Arthur Ashkin. Ik wil in het specifiek kijken naar het verband tussen de massa van een object en de lichtsterkte of het vermogen van de laser dat nodig is om dat object met een laser pincet te vangen. Door alle begrippen die te maken hebben met de kracht van licht (verlichtingssterkte, lichtsterkte, lichtstroom en stralingsdruk) vroeg ik me af wat nou wel, en wat nou geen invloed heeft op de kracht die de laser uitoefent op een massa en hoe je hiermee het nodige vermogen zou moeten berekenen.
Uiteindelijk wil ik kijken naar het vermogen dat nodig zou zijn om een voorwerp wat zichtbaar voor het menselijk oog te vangen met zo'n pincet.
Ik kijk uit naar uw reactie!
Met vriendelijke groet,
Pirette
-
@idek
Beste Pirette,Ik heb je vraag gezien en ben er mee bezig! Ik kom morgen ochtend bij je terug.
Groetjes,
Thom
-
@idek
Beste Pirette,Ik moet eerlijk toegeven dat ik niet mij nooit eerder had verdiept in de laser pincet.
Dus kost het mij wat meer tijd om hier antwoord op te geven.De werking van een laser pincet berust op het behoud van impuls. Licht heeft impuls, als dit licht door een "doorzichtige knikker" gaat wordt dit licht deels afgebogen, deels geabsorbeerd en deels doorgelaten. Hierdoor verandert het impuls van de lichtstraal, maar impuls moet behouden blijven dus verandert het impuls van deze knikker. Als de knikker het midden zit van een laser straal voelt hij een netto kracht naar de zijkant van de laser straal en beweegt hij naar de zijkant, aan de zijkant van de bundel voelt hij en netto kracht naar het midden van de bundel en beweegt hij dus naar het midden. Gegeven is natuurlijk dat de laserstraal erg sterk gebundeld is, zo blijft de knikker in de lichtstraal zitten. Deze impuls veranderingen zijn erg klein, aangezien licht maar weinig impuls "draagt". De krachten die bij deze impuls overdracht gepaard gaan zijn dus ook heel klein! Orde grootte van piconewtons (10^-12) (https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_tweezers). Maar omdat er normaal met erg kleine objecten wordt gewerkt (sub micrometer schaal), zijn deze krachten genoeg om kleine objecten te bewegen.
Ik denk dat het lastig wordt om "grote" voorwerpen te bewegen om 2 redenen:- De krachten die bij dit proces gepaard zijn, zijn te klein om grotere voorwerpen te bewegen.
- Het is lastig om sterk gebundeld laserlicht te maken ter grote van deze "grote" voorwerpen zodat het in de laserbundel kan blijven.
Wat betreft de formules waar je om vroeg, ik kon ook niet direct de relaties vinden die jij zou willen weten. De natuurkunde en dus ook de wiskunde achter dit mechanisme is nogal complex, dus de formules zijn dat ook. Maar op de wikipedia pagina over "Optical tweezers" staan wel enkele kracht formules. Dus met de wetten van Newton en de formule voor het impuls van licht (zie de links onderaan mijn bericht). Kan je misschien wel enkele berekeningen doen!
Mocht je zelf nog meer theorie onderzoek willen doen, maak eens gebruik van scholar.google.com dit is de "wetenschappelijke" versie van google. Het is wel handig om hier in het Engels te zoeken.Ik hoop dat je hiermee verder komt, mocht dit niet zo zijn hoor ik dit graag van je.
Groetjes,
Thom
Lijst met linkjes
https://www.youtube.com/watch?v=XjXLJMUrNBo (uitleg laser pincet)
https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_tweezers (uitleg laser pincet)
https://blocklab.stanford.edu/optical_tweezers.html (uitleg laser pincet + enkele kracht formules)
https://en.wikipedia.org/wiki/Photon (voor impuls licht)
