光的力学效应及其应用
1光的力学效应
光具有能量和动量，光的动量是光的基本属性.携带动量的光与物质相互作用伴随着动量的交换，从而表现为光对物体施加一力.作用在物体上的力等于光引起的单位时间内物体动量的改变，并由此引起物体的位移和速度的变化，称之为光的力学效应.
20世纪70年代，朱棣文等人利用光压原理发展了用激光冷却和囚禁原子的方法，获得了1997年度诺贝尔物理学奖.这一研究成果也为荣获2001年度诺贝尔物理学奖的玻色-爱因斯坦凝聚方面的工作提供了有效的实验手段.与此同时，人们也在探索光对微小的宏观粒子的力学效应.1986年，A.Ashkin等成功地利用一束强会聚激光束实现了对生物微粒的三维捕获，这一发明被形象地称为光阱或光镊，并且成了这一尺度范围的粒子特有的操控和研究手段.
2理论解释
光作用于物体时，将在物体上施加一个力.由于光辐射对物体产生的力常常表现为压力，因而通常称之为辐射压力或简称光压.然而，在特定的光场分布下，光对物体也能产生一拉力，即形成束缚粒子的势阱.
如图1所示，一束激光被透镜聚焦后射到透明介质球上，经介质球两次折射后，光子动量发生变化，这种变化反作用于小球，表现为对小球的反作用力，该力的大小正比于光的强度梯度，合力方向指向光束焦点.这种由于光场强度分布不均匀而产生的力，称为梯度力.
图1中光场梯度力指向焦点位置.光束通过粒子时由于折射而引起动量的交换，从而对被作用粒子施加一个指向光束焦点的合力F，这个力使粒子总是趋于光束焦点，因而可被稳定捕获，并进而实现对它的操控.
由此可见，光镊是用一束强会聚激光形成的特殊光场，如果以该光场的最强处为中心划定一个微米方园的禁区，物体一旦涉足这个禁区就会自动移向光束中心，这种不由自主的运动现象尤如灰尘被吸尘器吸入的情形，或者像一个飞行物坠入宇宙黑洞那样，表现出光镊具有地心'引力“的效应.光镊其实是具有引力的光学势阱，这样的光学势阱如同传统机械镊子能挟持和操纵微小物体，所以称它为光学镊子或简称光镊.
所谓的光镊其实是比拟宏观机械镊子对光的势阱效应的一种形象而通俗的描绘，所以在研究光镊自身的物理性质时往往采用'光捕获阱“、'光梯度力阱“或'光学势阱“等物理术语.而在利用这一物理性质形成的一种技术手段或工具时，则赋予它相应于机械镊子而又不失其本质的这样一个独特的命名””光镊.光镊捕获的粒子在几十纳米到几十微米，在这个尺度上，它提供了一种对宏...
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