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.