Die Maximale Haltekraft - THORLABS EDU-OT2 Handbuch

Tragbare Optische Pinzette Kapitel 7: Experimente
Lösung
Abbildung 53 zeigt, dass die Steigung der Kurve mit zunehmendem Durchmesser der PS-
Kügelchen abnimmt. Dieses Ergebnis kann mit Hilfe der Brownschen Bewegung erklärt
werden. Die 1µ�� −Kugeln lassen sich durch die Stöße mit den Wassermolekülen leichter
in eine Zitterbewegung versetzen als PS-Kugeln mit einem größeren Durchmesser.
Dadurch bewegt sich ein 1µ�� −Kügelchen in einem bestimmten Zeitabschnitt mehr als
eine größere PS-Kugel.
Mittlere quadratische Verschiebung für PS-Kügelchen
unterschiedlicher Größe

7.5.2. Die maximale Haltekraft

Im Folgenden soll untersucht werden, wie gut die optische Pinzette ein PS-Kügelchen
festhalten kann. Die maximale Haltekraft der optischen Falle soll ermittelt werden.
Betrachtet man ein einzelnes PS-Kügelchen unter der optischen Pinzette, das sich frei
bewegt, so wirkt eine Reibungskraft auf das Teilchen. Diese hindert das Teilchen bei
seiner Bewegung durch eine beliebige Flüssigkeit. Diese Reibungskraft ��
ist direkt
��
proportional zur Geschwindigkeit ��, mit der die Kugeln bewegt werden und lässt sich durch
folgende Gleichung beschreiben:
�� = 6���� ����
(32)
�� ������
Hierbei beschreibt �� den Radius des PS-Kügelchens und ��
die effektive Viskosität der
������
Suspension. Letztere sagt aus, wie „zäh" die Kombination aus Wasser und PS-Kügelchen
ist und unterscheidet sich für jede Probe. Da die Viskosität von verschiedenen Faktoren
abhängig ist, muss sie experimentell bestimmt werden. Sie ist abhängig von der mittleren
quadratischen Verschiebung der Teilchen, welche in der vorangegangenen Aufgabe
bestimmt und in einem Diagramm über die Zeit aufgetragen wurde. Dabei ergab sich eine
Gerade, deren Steigung sich über die folgende Gleichung bestimmen lässt:
Rev B, 08. Juli 2019 Seite 73