- Cỏc lực ngẫu nhiờn khi thao tỏc, lực này thường ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống bẫy, nờn chỳng ta bỏ qua khi xột về động lực học.
2.6.Phương phỏp mụ phỏng
S = Xf Xf là cụng suất trờn một đơn vị tần số, là hàm của tần số cú dạng hàm
2.6.Phương phỏp mụ phỏng
Giả sử hạt thủy tinh đặt trong mụi trường chất lưu, chất lưu và hạt được đặt trờn mặt phẳng tiờu bản. Mặt phẳng tiờu đặt tại tọa độ z = 0 trờn trục của hai chựm tia Gass ngược chiều như trỡnh bày trờn hỡnh 1.9.
Với giả thiết trờn chỳng ta cú thể bỏ qua cỏc thành phần, trọng lực, lực đẩy Acimet, quang lực dọc. Hơn nữa, cỏc lực Hydrate, lực khuếch tỏn cú thể lấy gần đỳng trung bỡnh bằng khụng. Khi đú phương trỡnh Langervin sẽ được xột trong hệ tọa độ hai chiều (x,y). Ở đõy, do quỏ trỡnh chuyển động Brown là ngẫu nhiờn và phõn bố quang lực của bẫy trờn mặt phẳng tiờu bản là đối xứng qua tõm bẫy nờn phương trỡnh Langervin cú thể làm gần đỳng một chiều theo bỏn kớnh hướng tõm ρ. Khi đú phương trỡnh Langervin mà chỳng ta khảo sỏt cú dạng (2.38).
Ở đõy chỳng ta chỉ xột tới sự thay đổi vị trớ của hạt trong thời gian của xung, do đú quỏ trỡnh mụ phỏng chỉ hạn chế trong khoảng thời gian từ thời điểm bắt đầu
xung t = -3τ (hay t = 0) đến thời điểm kết thỳc xung t = 3τ (hay t = 6τ). Bài toỏn mụ phỏng được ỏp dụng cho trường hợp: Sử dụng laser Neodym cú bước súng λ = 1,064àm, được hội tụ sao cho mặt thắt tại mặt phẳng bẫy là bẫy hạt thủy tinh cú chiết suất n1 = 1,592, được hũa tan trong mụi trường điện mụi chiết suất n2, mặt thắt chựm tia Gauss w0 = 10-5m, bỏn kớnh hạt 10nm, độ bỏn rộng của xung τ = 1ps và năng lượng của chựm tia laser là U = 0,4àJ, hằng số Boltzman kB = 1,38.10- 23J/K, và ở nhiệt độ khụng đổi T = 200C và khi đú độ nhớt của mụi trường điện mụi khỏc nhau sẽ cú giỏ trị khỏc nhau. Chiết suất của mụi trường chứa hạt được xỏc định theo biểu thức sau đõy:
( )2 2 2 4 5 6 0 1 2 3 2 2 2 2 2 7 2 1 1/ 2 UV IR a a a n a a a T a T a n ρ ρ λ ρ λ λ λ λ λ − = + + + + + + + + − − trong đú: T T* T = , ρ ρ* ρ = , λ λ* λ = a0 =0.24425773, a1=0, 00974634476, 2 0,00373234996 a = − , a3 =0,000268678472, a4 =0,0015892057, a5 =0,00245934259, 6 0,90070492 a = , a7 = −0, 0166626219, λ =UV 0, 229202, T* =273,15K, ρ*=1000 .kg m−3, * 589nm λ = , λ =IR 5, 432937.
Ở đõy chỳng ta xột đối với cỏc mẫu điện mụi khỏc nhau cú mật độ khối lượng khụng đổi ρ =1000kgm−3, thay vào biểu thức (2.45) ta tớnh được chiết suất của mụi trường điện mụi ở nhiệt độ 200C là n2 = 1,289.
Như vậy khi ở nhiệt độ xỏc định 200C, mật độ khối lượng của cỏc mụi trường điện mụi cú giỏ trị khụng đổi thỡ chiết suất của cũng cú giỏ trị khụng đổi.
Trong luận văn chỳng tụi chỉ xột cỏc mụi trường điện mụi , ở nhiệt độ 200C.
, 0,59 .
alcohol methyl mPa s
η = , ηalcohol,isopropyi =2, 4mPa s. , ηsyrup =3, 0mPa s. , η =3,5mPa s. , 4,0mPa s.
η = , η =4,5mPa s.
Chương trỡnh mụ phỏng được thực hiện nhờ cỏc chương trỡnh Maple, OriginPro, AdobePhotoshop. Trong luận văn chỳng tụi chủ yếu sử dụng phần mền Matlab để tớnh toỏn.
2.7. Kết luận
Dựa vào cỏc kết quả ở trờn chỳng ta thấy rằng quỏ trỡnh chuyển động của hạt thủy tinh trong bẫy chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: Độ nhớt của mụi trường
η, chiết suất của cỏc mụi trường n, nhiệt độ của mụi trường T, bỏn kớnh hạt mẫu a, độ rộng mặt thắt chựm Gauss wo, năng lượng đỉnh xung U, độ bỏn rộng xung τ, bước súng laser, lực gravitin ...
Trong cỏc nguyờn nhõn ảnh hưởng đến quỏ trỡnh ổn định của bẫy quang học đó núi ở trờn chỳng ta thấy rằng mụi trường điện mụi, cụ thể là độ nhớt η cú vai trũ
rất quan trọng ảnh hưởng tới quỏ trỡnh ổn định của bẫy quang học, đặc biệt trong cỏc nghành như y học thỡ cần phải chỳ ý tới mụi trường chứa hạt điện mụi, do đú việc nghiờn cứu ảnh hưởng của độ nhớt của mụi trường điện mụi là rất cần thiết. Trong luận văn, chỳng tụi chủ yếu nghiờn cứu ảnh hưởng của chất lưu, cụ thể là độ nhớt của mụi trường điện mụi lờn quỏ trỡnh ổn định của bẫy quang học. Kết quả cụ thể sẽ được trỡnh bày trong chương 3.
CHƯƠNG 3. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ NHỚT LấN SỰ ỔN ĐỊNH CỦA BẪY QUANG HỌC SỬ DỤNG HAI XUNG GAUSS NGƯỢC CHIỀU
Trong chương 1 và 2 chỳng ta nhận thấy sự ổn định của bẫy quang học phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: độ lớn quang lực, kớch thước của hạt, chiết suất của hạt, nhiệt độ mụi trường, năng lượng đỉnh xung laser, độ lớn của lực Brown, ảnh hưởng của trọng lực và cả độ nhớt của mụi trường chứa hạt .... Trong khuụn khổ luận văn chỳng tụi chỉ tập trung khảo sỏt ảnh hưởng của độ nhớt của mụi trường điện mụi lờn sự ổn định của bẫy, thực chất là sự ổn định của hạt thủy tinh trong mụi cỏc mụi trường khỏc nhau.
Ổn định của bẫy được xem xột trong một vựng giới hạn bởi đường bao cú quang lực lớn nhất. Độ lớn của vựng này phụ thuộc vào phõn bố cường độ của laser. Mỗi chựm tia phõn bố Gauss, cú mặt thắt khỏc nhau sẽ cú phõn bố cường độ khỏc nhau, do đú, vựng ổn định của bẫy tạo bởi hai chựm tia ngược chiều cũng khỏc nhau. Sau đõy chỳng tụi sẽ giới thiệu phõn bố quang lực của hai xung Gauss ngược chiều, và khảo sỏt chuyển động Brown của hạt khi chưa cú bẫy và khi cú bẫy quang học. Từ đú đưa ra những bỡnh luận về quỏ trỡnh ổn định của hạt thủy tinh trong mụi trường điện mụi.