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10月2日 2018年诺贝尔物理学奖最终揭晓 激光物理拔得头筹

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2018年10月2日17点55分,诺贝尔奖诺贝尔物理学奖揭晓,来自美国的亚瑟·阿斯金、法国的杰哈·莫罗和加拿大的唐娜·斯特里克兰共同获奖,以表彰他们“在激光物理领域的突破性发明”。具体来说,此次三人共享900万瑞典克朗(约合人民币696万元)的奖金。杰哈·莫罗和的唐娜·斯特里克兰的贡献为“产生高密度超短光学脉冲的方法”,亚瑟·阿斯金的贡献为“光学镊子及其在生物系统的应用”。

而最特别的是,唐娜·斯特里克兰成为了继玛丽·居里(居里夫人)和玛丽亚·格佩特-梅耶(梅耶夫人)之后的第三名女性物理诺奖得主。

因此这里也介绍一下光学镊子,也就是激光镊子,简单来说,就是用光形成的镊子,我们知道,光源同时具有热效应和辐射效应。对普通光源而言,由热效应所产生的压力比由单纯动量交换产生的辐射压力大几个数量级,因此很难获得足够的辐射压力。激光的出现改变了这一状况,使光的辐射压力得到充分体现。同时激光光束的截面分布具有简单确定的数学表达,便于进行理论处理,使光阱和光悬浮的研究成为可能。激光镊子是利用激光与物质间进行动量传递时的力学效应形成三维光学势阱。

当一束强汇聚的高斯光场作用于透明粒子时,如果粒子的折射率n1大于周围介质的折射率n0,梯度力Fa, Fb 会把粒子推向光场的最强处(轴心). 在光束传播方向上光对粒子不仅会产生轴向的推力,还会产生逆轴向的拉力,从而实现捕获。这里光学捕获是通过透明介质微粒与光子发生动量交换而完成的。这与带电粒子受静电场库仑力或交变场的梯度力而实现的电动捕获不同,与金属粒子或超导体在磁场中的磁悬浮也不同。

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