Analisis gaya jebak radiasi berdasarkan model rapat momentum peierls, klima-petrzilka, Abraham dan minkowski

Abstract

Keadaan partikel bola dielektrik dalam suatu pancaran laser tunggal dengan fokus yang tajam, dapat dianalisa gaya-gayanya dengan menghitung momentum yang terdeposisi pada permukaan partikel mikro. Momentum tersebut merupakan selisih antara momentum yang dibawa oleh sinar yang datang dengan momentum sinar yang direfleksikan dan momentum sinar yang direfraksikan. Momentum yang terdeposisi pada permukaan tiap satuan waktu merupakan gaya yang bekerja pada permukaan tersebut. Gaya permukaan tersebut dapat diuraikan menjadi dua jenis gaya yaitu gaya aksial dan gaya radial. Gaya aksial ini akan menyebabkan partikel terdorong kearah yang sesuai dengan penjalaran sinar laser, sedangkan gaya radial akan menyebabkan partikel ditarik ke arah sumbu berkas laser. Gaya radial ini akan menyebabkan partikal dipertahankan berada dalam medan radiasi laser apabila indeks bias partikel lebih besar terhadap indeks bias medium disekitarnya sebab jika tidak maka partikel akan terdorong keluar berkas. Penyebab yang lain seperti distribusi pancaran radiasi laser juga haruslah maksimum di pusat berkas (TEMoo), karena jika intensitas laser maksimum dipusat berkas maka jumlah total dari gaya permukaan akan menuju pusat berkas. Model rapat momentum cahaya adalah sesuatu yang sangat kompleks baik saran Minkowski, Abaraham, Peieris dan Klima-Petrzilka. Hasil perhitungan terhadap keempat model rapat momentum tersebut terdapat perbedaan pada besarnya gaya aksial dan gaya radial. Rapat momentum Minkowski menghitung gaya aksial maupun gaya radial yang paling besar kemudian hasil perhitungan yang lebih rendah lagi berturut-turut yaitu model rapat momentum Peierls, Klima-Petrzilka dan Abraham. Masing-masing model rapat momentum tersebut tidak membentuk kurva yang khas untuk parameter fisika yang sama, tetapi perbedaan untuk setiap model hanya terletak pada besarnya gaya aksial maupun gaya radial. Jebakan optik dapat digunakan untuk menangkap dan memanipulasi partikel mikro, dengan demikian teknik ini dapat diaplikasikan pada sel-sel biologi dan mikroorganisme. Beberapa aplikasi yang telah ditemukan diantaranya ialah bahwa laser dapat memegang bakteri dan beberapa mikroorganisme lain tanpa kerusakan yang nyata, untuk memanipulasi sel tanpa terjadi kebocoran pada dinding sel, untuk menggabungkan dua buah sel, untuk pemetaan genome dan untuk mengumpulkan serta mengisolasi kepingan-kepingan kromosom khusus. Teknik ini disebut sebagai optical tweezers.