Quỏ trỡnh động học của vi hạt thủy tinh trong nước được mụ phỏng khi
cú mặt của quang lực gradient ngang. Quỏ trỡnh mụ phỏng được thực hiện theo tuần tự sau:
+ Chọn thời gian quỏ trỡnh động học từ -3τ đến 3τ, với bước thời gian là δt=6 /10000τ ;
+ Chọn vị trớ ban đầu của vi hạt: cú thể tại biờn của thắt chựm
0 W0 1 m
ρ = = à hoặc tại tõm kỡm ρ0 =0;
+ Tỡm giỏ trị H t( )i theo qui trỡnh trong mục 2.4;
+ Thay giỏ trị H t( )i , ρ0, Fg ar d( ,t0 ρ0) và δt vào (2.18) tớnh ρ( )ti ;
Bài toỏn mụ phỏng được ỏp dụng cho trường hợp: Sử dụng laser
YAG-Neodym cú bước súng λ = 1.064àm, được hội tụ sao cho mặt thắt tại
mặt phẳng tiờu bản cú độ lớn W0 = 1àm, bỏn độ rộng xung τ=1ps và năng
lượng đỉnh xung laser cú giỏ trị U = 0.5.10-6(J). Khoảng cỏch giữa thắt chựm
và tiờu bản được giả thiết bằng khụng (d=0). Vi hạt thủy tinh cú chiết suất
n1=1.592, bỏn kớnh a=10(nm) được nhỳng trong nước chiết suất n2=1.332 và
độ nhớt η=7,797x10-4Pạs, ở nhiệt độ phũng T=250C, tỉ số chiết suất giữa hạt và nước sẽ là m=n1/n2=1.592/1.33, hệ số Boltzman kB=1.38x10-23J/K [30-33].
Trong khuụn khổ của luận ỏn chỳng tụi khụng xột đến hiện tượng phi tuyến
(chỉ xột những chựm xung cú cường độ nhỏ hơn cường độ ngưỡng tượng phi
tuyến I0ng≅1016W/m2=1010àW/(àm)2 [67], [75]).
Hỡnh 2.3. Vị trớ của hạt trong bẫy tương ứng với cỏc thụng số:U=0.5.10-6(J)
Quỏ trỡnh động học của hạt trong thời gian xung được mụ phỏng thụng qua quỹđạo của hạt tại vớ trớ ban đầu ρ0 =0 tớnh từ tõm bẫy [29], [30], [65]
được trỡnh bày trờn hỡnh 2.3.
Từ kết quả trờn hỡnh 2.3 chỳng ta thấy rằng từ thời điểm t = 0(ps) đến lõn cận thời điểm 1(ps) (vựng 1) hạt chuyển động ngẫu nhiờn (vị trớ trờn tiờu bản hỡnh 2.4.a). Điều này cú thể giải thớch rằng do xung laser tăng chậm trong khoảng thời gian đầu xung nờn lực gradien nhỏ, quang lực khụng đỏng kể,
nhỏ hơn lực Brown, do đú, chuyển động của hạt chớnh là chuyển động Brown.
Trong khoảng thời gian từ thời điểm t=1(ps) đến lõn cận t=1,6(ps) (vựng 2)
xung laser tăng mạnh, quang lực Gradient tăng đột ngột, lớn hơn lực Brown
rất nhiều lần. Do đú, lực tỏc động lờn hạt chủ yếu là quang lực, chớnh lực này
đó kộo hạt chuyển động nhanh về tõm bẫy (vị trớ trờn tiờu bản hỡnh 2.4.b).
Hỡnh 2.4. Vị trớ của hạt thể hiện trờn mặt tiờu bản.
Sau khi về tõm bẫy hạt bị giam trong tõm bẫỵ Mặc dự lực Brown vẫn
đối xứng qua tõm nờn hạt bị kộo, đNy qua lại, tức là dao động tương đối so với
tõm bẫy, trong khoảng thời gian này chỳng ta cú thể xem hạt đứng yờn hay cú
thể núi hạt ổn định trong vựng lõn cận tõm bẫy (vựng 3). Quỏ trỡnh ổn định
được kộo dài trong khoảng thời gian từ thời điểm lõn cận t=1,6(ps) đến thời
điểm lõn cận t=4,4(ps) [30] hỡnh 2.5 (vị trớ trờn tiờu bản hỡnh 2.4.c,d). Sau thời
điểm này đến thời điểm lõn cận t=4,8(ps) cường độ xung laser giảm, lực Gradient giảm dần, nhỏ hơn lực Brown nờn hạt mất ổn định dần (vựng 4) (vị trớ trờn tiờu bản hỡnh 2.4.e). Từ thời điểm t=5(ps) đến hết thời gian xung, quang lực rất nhỏ nờn hạt chủ yếu chịu tỏc dụng của lực Brown vỡ vậy hạt lại
dao động ngẫu nhiờn (vựng 5) (vị trớ trờn tiờu bản hỡnh 2.4.f).
Hỡnh 2.5.Vị trớ của hạt trong bẫy tương ứng với cỏc thụng số:
U=0.5.10-6(J) τ=1(ps), a=10(nm), λ=1,064 (àm), ρ0= 0(m), W0=1(àm),
t=(1.6ữ 4.4) ps.
Kết quả trờn chỉ được khảo sỏt một trường hợp cụ thể nhất định. Tuy nhiờn, dạng quỹđạo chuyển động của hạt sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: vị trớ ban đầu ρ0của hạt trước khi lan truyền xung laser, bỏn kớnh hạt a, năng
lượng xung U,… Những vấn đề này sẽ được nghiờn cứu khảo sỏt trong