Inhaltsverzeichnis
Werbung
Tragbare Optische Pinzette
Kapitel 8: Didaktischer Kommentar
Kapitel 8 Didaktischer Kommentar
Die theoretische Modellierung der Haltekräfte der optischen Pinzette, wie sie in Kapitel 4
vorgestellt wird, ist für den schulischen Einsatz oder für junge Studenten ungeeignet. Aus
diesem Grund wird in diesem Kapitel ein vereinfachter Ansatz vorgestellt, mit dessen Hilfe
Schülern und Studenten die optische Pinzette erklärt werden kann.
Im Folgenden wird erläutert, wie ein Teilchen mit einem fokussierten Laserstrahl
festgehalten werden kann bzw. wie eine dreidimensionale optische Falle funktioniert.
Um ein Objekt an einer Stelle festzuhalten, muss es eine rückstellende Kraft erfahren,
sobald es diese Stelle verlässt. Bei einer optischen Falle wird das Teilchen im Laserfokus
festgehalten, die rückstellende Kraft wird vom Laserstrahl ausgeübt.
Grundvoraussetzung für das Einfangen eines Objektes ist, dass dieses für das verwendete
Laserlicht durchsichtig ist, d.h. dass zumindest ein Teil des Lichts transmittiert werden
kann. Ein Teil des Laserstrahls wird an der Grenzfläche reflektiert, der andere Teil
transmittiert und gebrochen. Der Laserstrahl erfährt also eine Richtungsänderung, die mit
einer Impulsänderung verbunden ist. Dies wiederum bedeutet, dass zwischen dem
Laserlicht und dem Kügelchen eine Kraft wirken muss. Intuitiv ist zu erwarten, dass das
Kügelchen vom Strahl weggestoßen wird, bei einer optischen Falle soll das Teilchen aber
immer wieder in den Laserfokus zurückgezogen werden.
Der Laserstrahl besitzt ein bestimmtes Intensitätsprofil. Dieses muss eine Stelle mit
maximaler Intensität aufweisen, um die optische Falle zu verwirklichen, beispielsweise ein
gaußförmiges Profil.
Rev B, 08. Juli 2019
Seite 75
Werbung
Inhaltsverzeichnis
