Added plots, fixed python files
This commit is contained in:
26
README_RU.md
26
README_RU.md
@@ -8,7 +8,7 @@
|
||||
|
||||
||
|
||||
|---|
|
||||
|Fig. 6. (A) Однолучевая градиентная оптическая ловушка в рассмотрении геометрической оптики с фокусом $f$, расположенным на оси $Z$. (B) Геометрия падающего луча, дающего вклад в силы $F_g$ и $F_S$|
|
||||
|Рис. 1. (A) Однолучевая градиентная оптическая ловушка в рассмотрении геометрической оптики с фокусом $f$, расположенным на оси $Z$. (B) Геометрия падающего луча, дающего вклад в силы $F_g$ и $F_S$|
|
||||
|
||||
Ловушка состоит из падающего параллельного пучка лучше произвольного модового состава и поляризации, который попадает в высокоапертурный микрообъектив и фокусируется в фокусе $f$. Максимальный угол отклонения лучей на выходе микрообъектива определяется его числовой апертурой
|
||||
|
||||
@@ -60,8 +60,20 @@ $$n_1 \sin{\theta} = n_2 \sin{r}$$
|
||||
Построим графики для эффективностей $Q$ полученных сил. Введем относительный показатель преломления $n = \frac{n_2}{n_1}$. Для расчета будем использовать значения $NA = 1.25$, откуда $\phi_{max} = 70^\circ$;
|
||||
$n_1 = 1.33$; $𝑛 = 1.2$, откуда $n_2 = 1.6$ (полистирол). Величину $f$ и радиус частицы вводить не нужно, т.к. в геометрооптическом рассмотрении от их значений результат не зависит.
|
||||
|
||||
||
|
||||
|---|
|
||||
|Рис. 2. Эффективности сил, действующих на частицу при $n = 1.2$|
|
||||
|
||||
На рис. 2 $Q = \sqrt{Q_s^2 + Q_g^2}$ – эффективность результирующей силы, действующей на частицу. Этот график показывает вклад каждого луча, падающего на частицу под определенным углом. Видно, что максимальное значение $Q_g$ находится примерно при значении угла падения $70^\circ$, что показывает необходимость использования высоких значений $NA$. Для сравнения приведем графики для других $n$ на рис. 3 и 4.
|
||||
|
||||
||
|
||||
|---|
|
||||
|Рис. 3. Эффективности сил, действующих на частицу при $n = 1.1$|
|
||||
|
||||
||
|
||||
|---|
|
||||
|Рис. 4. Эффективности сил, действующих на частицу при $n = 1.8$|
|
||||
|
||||
Видно, что при $n \rightarrow 1$ необходимый максимальный угол падения становится слишком высок, а при $n \rightarrow 1.4\$ $Q_s$ равна или превышает $Q_g$ в большей части диапазона углов, что говорит о сложности получения стабильного захвата.
|
||||
|
||||
## Сила вдоль оси Z
|
||||
@@ -93,6 +105,10 @@ $$F_{sZ}^\Sigma = \frac{1}{\pi r_{max}} \int_{0}^{2\pi} \int_{0}^{r_{max}} F_{sZ
|
||||
|
||||
Построим графики на основе данных, приведенных выше (рис. 5).
|
||||
|
||||
||
|
||||
|---|
|
||||
|Рис. 5. Силы, возникающие при смещении частицы вдоль оси $Z$|
|
||||
|
||||
Из графика видно, что при смещении частицы из положения равновесия растут силы, которые возвращают частицу обратно. Максимальные значения сила приобретает в координатах $z = −1.06\ \mu m$ и $z = 1.02\ \mu m$. От конкретных значений этих сил зависит стабильность захвата и жесткость ловушки. Также можно заметить, что положение равновесия частицы немного смещено относительно нуля и то, что благодаря симметрии в данном случае сила не зависит от поляризации света.
|
||||
|
||||
## Сила вдоль оси Y
|
||||
@@ -137,7 +153,11 @@ $$F_{gY}^\Sigma = \frac{1}{\pi r_{max}} \int_{0}^{2\pi} \int_{0}^{r_{max}} F_{gY
|
||||
|
||||
$$F_{sY}^\Sigma = \frac{1}{\pi r_{max}} \int_{0}^{2\pi} \int_{0}^{r_{max}} F_{sY} r d\beta dr$$
|
||||
|
||||
По тем же данным построим графики эффективностей сил вдоль оси $Y$.
|
||||
По тем же данным построим графики эффективностей сил вдоль оси $Y$ (рис. 7).
|
||||
|
||||
||
|
||||
|---|
|
||||
|Рис. 7. Силы, возникающие при смещении частицы вдоль оси $Y$|
|
||||
|
||||
Видно, что возвращающая сила симметрично действует при смещении частицы, и положение равновесия уже находится в нуле.
|
||||
|
||||
@@ -171,7 +191,7 @@ $$I(r) = \exp\left(-\frac{2r^2}{w_0}\right)$$
|
||||
|
||||
- Силы вдоль оси $Z$: [trap_forces_axial.py](Python/trap_forces_axial.py) и [trap_forces_axial.m](Matlab/trap_forces_axial.m)
|
||||
|
||||
- Силы вдоль оси $Y$: [trap_forces_transverse.py](Python/trap_forces_transverse.py) и [trap_forces_transverse.m](Matlab/trap_forces_transverse.m)
|
||||
- Силы вдоль оси $Y$: [trap_forces_transverse.py](Python/trap_forces_transverse.py) и [trap_forces_transverse.m](Matlab/trap_forces_transverse.m) (**занимает больше времени на вычисление!**)
|
||||
|
||||
Запустите один из этих файлов, и будут построены графики. Вы можете изменить начальные константы и провести свои эксперименты.
|
||||
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user