Pinze ottiche (optical tweezers)

Presentazione sul tema: "Pinze ottiche (optical tweezers)"— Transcript della presentazione:

1 Pinze ottiche (optical tweezers)
Principi di funzionamento Descrizione dell’esperimento proposto

2 Cosa sono le pinze ottiche?
Le pinze ottiche sfruttano la forza di una radiazione laser per intrappolare piccole particelle (nm - µm) Le forze generate sono dell’ordine di 1-100pN Servono per: Manipolare/muover piccole particelle Misurare piccole forze (pN)

3 Come funzionano? La luce (fotoni) porta con sè una quantità di moto:
Se un oggetto cambia la direzione della luce passando attraverso l’oggetto stesso (rifrazione) cambia la direzione della quantità di moto. Ciò è equivalente ad una forza esercitata dall’oggetto sulla luce. La luce deve quindi esercitare una forza sull’oggetto uguale e contraria.

4 Forza di rifrazione Consideriamo il caso di 2 raggi (ottica geometrica. La sfera èspinta verso il fuoco del raggio laser La forza dipende dall’angolo di incidenza

5 Forza di rifrazione

6 Forza di riflessione Ci sarà sempre anche una
forza dovuta alla riflessione Questa spingerà la sfera lontano dal fuoco La forza di rifrazione deve superare la forza di riflessione per intrappolare la sfera

7 Trappola a doppio fascio
Si possono usare 2 laser per intrappolare una sfera Le forze di riflessione si cancellano

8 L’esperimento Principi di funzionamento della trappola ottica
Descrizione del set-up (laser, beam expander, obbiettivi del microscopio…) Intrappolamento di una sferetta (video scaricabile sul sito physcom) di latex (diametro 2-3 µm)

9 L’esperimento Misura della costante elastica della trappola (teorema di equipartizione dell’energia) pattern matching

10 L’esperimento Misura della costante elastica della trappola per diversi valori della potenza del laser 2 Spring constant (N/m) 10-7 1 50 100 150 Laser power (mW)

11 L’esperimento Verifica della legge di Stokes
Misura dello spostamento della sfera per diversi valori di flusso (diversi valori di velocità) Vengono misurate le forze (spostamenti) per diversi valori di velocità del flusso

12 L’esperimento Velocità limite Assenza di flusso

13 L’esperimento Le pinze ottiche nella ricerca scientifica

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