Т.В. Малинский
2
зырьки в заданной области пространства; проведена оценка силы, с
которой ОА-пинцет действует на частицу; получено пространствен-
ное распределение потенциала усредненной силы радиационного
давления.
Постановка задачи и основные теоретические положения.
В ОА-пинцете удержание пузырька в требуемом месте и перемеще-
ние по заданной траектории осуществляется под действием усред-
ненной силы радиационного давления, действующей на взвешенные
в жидкости частицы в присутствии акустических полей. Под дей-
ствием этой силы находящийся в жидкости газовый пузырек будет
стремиться занять определенное положение.
Рассмотрим сфокусированный лазерный пучок, проходящий че-
рез слабопоглощающую жидкость (рис. 1). Пусть на расстоянии
r
от
оси пучка находится газовый пузырек
микронных или субмикронных разме-
ров, а плоскость перетяжки проходит
через центр координат. Оценим силу,
действующую на пузырек со стороны
звукового поля, образовавшегося в ре-
зультате ОА-эффекта.
Термооптическое возбуждение зву-
ка наиболее эффективно при использо-
вании коротких лазерных импульсов.
Для импульсов с длительностью до не-
скольких десятков наносекунд длина
термодиффузии 4
κτ
(κ — темпера-
туропроводность жидкости; τ
—
ха-
рактерная длительность лазерного им-
пульса) в воде составляет доли микро-
метра. Это намного меньше радиуса
лазерного луча и расстояния, на кото-
рое распространился звук
c
0
τ (
c
0
— скорость звука в среде). Для опи-
сания процесса термооптического возбуждения акустических коле-
баний в линейном приближении можно использовать уравнение [10]
2
2 2
0
1
( , , ) ,
p
I r z t
c t
c
∂ ϕ
βα − Δϕ =
∂
ρ
(1)
где
ϕ
— скалярный потенциал поля скоростей; Δ — оператор Лапла-
са; α — показатель поглощения жидкости; ρ — плотность жидкости;
β и
c
p
— коэффициенты линейного расширения и удельной теплоем-
кости жидкости;
I(r, z, t)
— пространственное распределение интен-
сивности лазерного излучения. Для распространяющегося вдоль
Рис. 1.
Схема АО-микромани-
пулятора со сфокусирован-
ным лазерным пучком и газо-
вым пузырьком
