51.Принцип Бабине

При практическом изучении дифракционных задач очень часто возникает необходимость в рассмотрении дифракционных полей от объектов взаимно дополняющих друг друга. Дополнительными здесь называются такие объекты, когда отверстие в экране совпадает с другим экраном, так, например, круглому отверстию в плоском экране соответствует плоский диск, который дополняет экран до сплошной поверхности. В этом случае принцип Бабине утверждает, что результаты, полученные для расчета задачи дифракции на отверстии можно сразу перенести на случай дифракции на плоском дополнительном экране. При дифракции Фраунгофера, исходя из принципа Бабине, получается простое правило: оба дополнительных экрана создают интерференционные картины с одинаковой интенсивностью.

Пусть U₁(P) и U₂(P) комплексные амплитуды дифракционного поля, когда один из экранов помещен между источником и плоскостью наблюдения. Тогда, поскольку эти поля получены одно при интегрировании по отверстию U₁(P), а другое U₂(P) - по остальной поверхности, то в сумме они дают поле, которое получится, если интегрировать по полной поверхности, в отсутствии экрана.

U₁(P) +U₂(P) = U.

Из принципа Бабине следует важное свойство. Если U = 0, U₁(P) = - U₂(P), т.е. в точках, где u равно нулю, фазы U₁(P) и U₂(P) различаются на π, а интенсивности I₁=|U₁(P)|²и I₂=|U₂(P)|²одинаковы I₁= I₂.

Следует отметить: степень приближения, при которой справедлив принцип Бабине, такая же, как и в случае теории Кирхгофа. Принцип Бабине строго выполняется для идеального отражающего плоского экрана.

52.Световое давление

Предположение о том, что свет может оказывать механическое давление на

вещество, впервые высказал немецкий астроном Иоганн Кеплер в XVII веке.

Это предположение он сделал, исходя из результатов своих наблюдений за

хвостами комет. Корпускулярная теория света, предложенная Ньютоном,

сделала идею светового давления более правдоподобной и стимулировала

многочисленные попытки его экспериментального измерения.

В 1873 г. Джеймс Максвелл рассчитал значение светового давления с

помощью своей теории электромагнитных явлений. Этот эффект был

экспериментально подтвержден в 1910 г. российским физиком Петром

Лебедевым.

Одним из значимых достижений лазерной физики является неконтактная

манипуляция микрочастицами лазерными градиентными полями. Впервые

возможность захвата и перемещения микрочастиц сфокусированным лазерным

излучением была продемонстрирована А. Эшкиным и соавторами в 1970 г.

В настоящее время в биологии и медицине широко используется так

называемый «лазерный пинцет». Механизм его действия основан на влиянии

давления света и дипольных градиентных сил на диэлектрические

микрочастицы в поле с пространственным градиентом интенсивности. С

помощью лазерного пинцета реализованы захват вирусов и бактерий,

индуцированный синтез клетки, микрооперации в иммунологии и

молекулярной генетике, исследовано движение хромосом. Также с помощью

лазерного пинцета исследуют эластичные свойства биообъектов, например,

молекул ДНК, эритроцитов.

Особый интерес для биологических и медицинских применений

представляет не только взаимодействие сфокусированного пучка с одиночной частицей, но и воздействие излучения с периодической пространственной

модуляцией интенсивности на ансамбль частиц. В этом случае можно

реализовать пространственную модуляцию концентрации частиц с разделением

их по сортам. Кроме того, отсутствие острой фокусировки пучка на отдельной

частице делает этот вид оптического захвата менее травматичным.

Применение светового давления в измерительных системах основано на

возможности приложения к микрообъектам фиксированных механических

усилий, удерживающих либо деформирующих исследуемый объект.