Причина II - преломление света удерживает частицу в центре луча

Если диаметр частицы гораздо больше длины волны света, то для такой частицы становятся справедливы законы геометрической оптики, а именно, частица может преломлять свет, т.е. изменять его направление. В то же время, согласно закону сохранения импульса сумма импульсов света (фотонов) и частицы должна оставаться постоянной. Другими словами, если частица преломляет свет, например, направо, то сама она должна двигаться налево.

Следует отметить, что интенсивность света в лазерном луче максимальна вдоль его оси и постепенно падает при удалении от неё. Поэтому, если частица находится на оси светового пучка, то число фотонов, отклоняемых ею налево и направо, одинаково. В результате, частица остаётся на оси (рис. 6 b).

Рис. 6

Схематическое изображение шаровидной частицы, находящейся в фокусированном пучке света слева от его оси (a) и на его оси (b).

Интенсивность красного закрашивания соответствует интенсивности света в данной области луча. 1 и 2 - лучи, преломление которых показано на рисунке, а толщина соответствует их интенсивности. F₁ и F₂ - силы, действующие на частицу согласно закону сохранения импульса, при преломлении лучей 1 и 2, соответственно. F_net - результирующая F₁ и F₂.

В случаях, когда частица смещена влево относительно оси светового луча (Рис. 6a), число фотонов, отклоняемых налево (см. луч 2 на рис. 6a), превышает их число, отклоняемых направо (см. луч 1 на Рис. 6a). Поэтому возникает составляющая силы F_net, направленная к оси луча, направо.

Очевидно, что на частицу, смещённую вправо от оси луча, будет действовать результирующая, направленная влево, и опять к оси данного луча. Таким образом, все частицы, оказавшиеся не на оси луча, будут стремиться к его оси, как маятник к положению равновесия.

Дата добавления: 2015-06-27