Trong chương này chúng ta đã xây dựng một cách tường minh biểu thức tính quang lực tổng hợp của ba cặp xung Gauss ngược chiều tác dụng lên hạt điện môi hình cầu trong chế độ Rayleigh. Qua đó khảo sát sự ảnh hưởng của các tham số chùm tia như khoảng cách giữa hai mặt thắt chùm tia, bán kính mặt thắt chùm tia, năng lượng xung bơm và bán kính hạt lên quang lực tổng hợp.
Kết quả khảo sát cho thấy, quang lực tổng hợp của ba cặp xung Gauss truyền lan ngược chiều tác dụng lên hạt điện môi phụ thuộc vào các tham số của chùm tia. Với việc chọn các tham số chùm tia một cách phù hợp thì bẫy quang học sử dụng ba cặp xung Gauss ngược chiều tồn tại một vùng ổn định là một hình cầu và hạt thao tác bị giam trong hình cầu. Quang lực tác dụng lên hạt đóng vai trò là lực hướng tâm nên hạt luôn có xu hướng bị hút vào tâm của hình cầu.
Độ lớn vùng ổn định của bẫy cũng giống như quang lực phụ thuộc vào các tham số chùm tia như khoảng cách giữa hai mặt thắt chùm tia, bán kính mặt thắt chùm tia và năng lượng xung bơm. Tuy nhiên, độ ổn định của bẫy còn phụ thuộc vào các tham số khác như chiết suất và khối lượng riêng của hạt (hai tham số này ảnh hưởng đến độ lớn quang lực). Hơn nữa độ ổn định theo thời gian cũng phụ thuộc vào môi trường xung quanh của mẫu như dung môi, độ lớn của chân không (hai tham số này ảnh hưởng đến lực gây chuyển động Braonơ). Mặt khác, chúng ta chỉ mới khảo sát sự phân bố quang lực của ba cặp xung Gauss ngược chiều với các tham số của các cặp hoàn toàn giống nhau mà chưa xét đến sự thay đổi khác nhau của các tham số của mỗi cặp chùm tia.
Trong khuôn khổ của luận văn, những vấn đề này chưa được đề cập đến và sẽ được nghiên cứu tiếp trong thời gian tới.
KẾT LUẬN CHUNG
Luận văn tập nghiên cứu một số vấn đề về quang lực, đặc biệt là quang lực của ba cặp chùm Gauss ngược chiều tác dụng lên hạt điện môi. Nội dung chính của luận văn có thể tóm lược trong mấy điểm sau:
1. Tìm hiểu tổng quan về quang lực và các ứng dụng của nó trong nghiên cứu nguyên tử, phân tử bằng bẫy quang học (optical trap), kìm quang học (optical tweezer) và làm lạnh quang học (optical cooling).
2. Xây dựng biểu thức tính cường độ laser và quang lực của ba cặp chùm Gauss ngược chiều tác dụng lên hạt điện môi hình cầu Rayleigh.
3. Đã đề xuất mô hình bẫy quang học sử dụng ba cặp chùm Gauss ngược chiều. Tính toán và khảo sát ảnh hưởng của khoảng cách giữa hai mặt thắt chùm tia, bán kính mặt thắt chùm tia, năng lượng xung bơm và bán kính hạt lên cường độ tổng, quang lực tổng hợp. Từ đó chỉ ra ảnh hưởng của chúng lên cường độ tổng, quang lực tổng hợp và độ lớn vùng ổn định của bẫy.
4. Trong quá trình nghiên cứu đã phát hiện ra sự ổn định của bẫy còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như bản chất của hạt điện môi, môi trường xung quanh, sự thay đổi khác nhau của các tham số của mỗi cặp chùm tia. Đây là những vấn đề cần quan tâm nghiên cứu trong thời gian tới và là nội dung cần phát triển của luận văn.
CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
[1]. Hồ Quang Quý, Bùi Sỹ Khiêm, Hoàng Đình Hải, Nguyễn Thị Hà Trang, Chu Văn Lanh, Khảo sát sự phân bố quang lực trong không gian của hai cặp chùm Gauss ngược chiều, Tạp chí nghiên cứu KH&CN Quân sự, 08- 2010.
[2]. Hồ Quang Quý, Bùi Sỹ Khiêm, Nguyễn Thị Hà Trang, Chu Văn Lanh,
Khảo sát sự phân bố quang lực trong không gian của ba cặp chùm Gauss ngược chiều, Hội nghị Vật lý lý thuyết toàn quốc lần thứ 35, 7-2010.
[1]. Hồ Quang Quý, Laser rắn công nghệ và ứng dụng, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội 2006.
[2]. Trần Hải Tiến, Phân bố quang lực của hai xung Gauss ngược chiều, Luận văn thạc sĩ Vật Lý, thư viện ĐH Vinh 2008.
[3]. Ho Quang Quy, Mai Van Luu, Tran Hai Tien, Total power distribution of two counter-propagating pulsed Gauss Beams, Tạp chí nghiên cứu khoa học kỹ thuật và công nghệ Quân sự, No 23, 06-2008.
[4]. Ho Quang Quy, Mai Van Luu, “Stable Manipulation Dielectric Sphere of Optical Trapping by two Counter-propagating Gaussian Pulsed Beams,” IWP&A, Nhatrang, Sept.10-14, (2008).
[5]. Ho Quang Quy and Mai Van Luu, Radiation Force Distribution of Optical Trapping by Two Counter-propagating CW Gaussian Beams Acting on Rayleigh Dielectric Sphere, Comm. in Phys., Vol.19, No.3, 2009, pp.174-180.
[6]. Ho Quang Quy, Mai Van Luu and Tran Hai Tien, Total Power Distribution of Two Counter-propagating Pulsed Gaussian Beams, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ Quân sự, số 23, 2007, trang 89-92.
[7]. Ho Quang Quy, Mai Van Luu, Dinh Xuan Khoa, Radiation Force Distribution of Optical Trapping by two counter-propagating Gaussian Beams Acting on Rayleigh Dielectric Sphere, Institute of Applied Physics, NEWTECHPRO, Hanoi; Vinh University, Vinh.
[8]. R. A. Flynn et al, Bios & Biol. 21, 2006, 1029-1036. [9]. Ashkin A., Phys. Rev. Lett.24, 1970, 156-159.
[10]. A. Ashkin, Acceleration and trapping of particles by radiantion pressure.
Phys. Rev. Lett., 24(4): 156{159,1970}.
[11]. Howie George Mende, Optical Trapping, manipulation, translation and spinning of micron sized gears using a vertical dual laser diode system,
the requirements for the degree of Master of Science in Physics, Faculty of Graduate Studies Laurentian University Sudbury, Ontario, 2000.
[12]. Michael Gogler, Allen Ehrlicher, forcer on Small Spheres in a One-Beam Gradient Trapp, Wintersemester 2005/2006.
[13]. Joshua W. Shaevitz, A partical guide to optical trapping, jshaevitz@berkeley.edu, August 22, 2006.
[14]. Li-Gang Wang, Cheng-Liang Zhao, Dynamic radiation force of a pulsed Gaussian beam acting on a Rayleigh dielectric sphere, 2007 Optical Society of America.
[15]. Thomas Molloer Hansen, Studies of translation, on the ensemble level using in vivo techniques and on the single molecule level using optical tweezers, EMBO reports VOL 4 NO5 2003 504.
[16]. A. Ashkin, Ph.D., Theory of optical trapping, chap 1.
[17]. C. L. Zhao, L. G. Wang, Dynamic radiation force of a pulsed Gaussian beam acting on a Rayleigh dielectric sphere, Optical Society of America, Vol.32, 2007, pp.1393-1395.
[18]. J. L. Deng et al, Opt. Express. 13 (2006), pp.3673-3680; C. L. Zhao et al, Phys. Lett. A(2006), pp. 502-506; L.G. Wang et al, Lett. 32 (2007), pp. 1393-1395; H. Kress et al, Phys. Rev. E 71, 061927 (2005); Y. Seol et al, Opt. Lett., Vol. 31, No. 16 (2006), pp. 2429-2431; G. Volpe et al, Phys. Rev. E76, 061118 (2007).
[19]. H. Kress et al, Phys. Rev. E 71, 061927 (2005); A. Pralle et al, J. Cell Biol., 148, 2000, 997.
[20]. Alexander Rohrbach, Stiffness of Optical Traps: Quantitative Agreement between Experiment and Electromagnetic Theory, Phys. Re. Lett. 95, 2005, pp.168102.1-4.
[21]. Y. Seol et al, Opt. Lett. 32, 2006, 2429.
[22] Neil A Schofield, Development of Optical Trapping for the Isolation of Environmentally Regulated Genes, Submitted in partial fulfịment of the requirement for the degree of doctor of philosophy 1998, University of
Reading, School of Animal and Microbial Sciences.
[23] Wiepke Koopmans, Thijs Aartsma, Optical Tweezers: The force of light.
http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_tweezers, http://www.biop.dk/Research/Tweezers.htm.