Logo
Logo

Оптические колебания

Условие

Когда свет отражается от поверхности объекта или поглощается ею, фотоны передают свой импульс объекту, поэтому свет создаёт давление на объект. На основании этого эффекта работает так называемый оптический пинцет, позволяющий производить точные манипуляции с очень маленькими частицами. Пусть лазер создаёт во всей области $|y|\geq L$ поле однородной интенсивности, распространяющееся в отрицательном направлении оси $Oz$, и его интенсивность (световая энергия, проходящая через единицу площади поперечного сечения в единицу времени) равна $I$. В области $|y| < L $ поле полностью отсутствует. Соответствующее поперечное сечение показано на рисунке. Небольшая призма с плотностью $\rho$ (её поперечное сечение — равнобедренный треугольник с длиной основания $2L$ (от $y = 0$ до $y = 2L$) и углом при основании $\theta$) помещена на гладкую горизонтальную плоскость $xOy$, а её стороны $A$ и $B$ покрыты составом, полностью отражающим свет. Изначально призма находится в состоянии покоя, как показано на рисунке. Считайте, что угол отражения света равен углу падения, а частота фотонов при отражении остается неизменной.

1.1 Запишите уравнение движения призмы в данном поле.

1.2 Найдите время $t$, необходимое призме, чтобы переместиться на расстояние $3L / 2$ от исходного положения в отрицательном направлении оси $Oy$.

2 На самом деле, из-за движения призмы частота отражённых фотонов будет немного изменяться. Когда призма совершает описанное в п. 1, качественно сравните частоту отражённых и падающих фотонов и изменение её со временем.