“Bicentenário da Independência: 200 anos de ciência, tecnologia e inovação no Brasil e 96 anos de contribuição da UFV”.
8 a 10 de novembro de 2022
Trabalho 17255
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Ciência da computação |
| Setor | Departamento de Física |
| Bolsa | CNPq |
| Conclusão de bolsa | Não |
| Apoio financeiro | CNPq |
| Primeiro autor | Felipe Perdigão Abreu |
| Orientador | LEANDRO GUTIERREZ RIZZI |
| Título | Uma análise das forças ópticas em micropartículas Brownianas |
| Resumo | A combinação entre ondas elétricas e magnéticas se propagando no espaço é intitulada onda eletromagnética e essa onda possui energia e momento associado aos campos. Com isso, a interação de uma onda eletromagnética com a matéria segue os princípios de conservação de energia e momento. Sabendo-se que a luz é um tipo de onda eletromagnética, temos que ela também possui energia e momento, então, na interação da luz com um objeto pode haver variação de momento deste, ou seja, a luz pode exercer forças em objetos e esse efeito é conhecido como pressão de radiação eletromagnética. Em geral, o momento transferido, isto é, a força exercida pelos raios de luz é praticamente insignificante para objetos macroscópicos. A situação é diferente quando temos um feixe de luz focalizado que interage com objetos microscópicos. Por exemplo, quando um feixe de laser é focalizado sobre uma micropartícula dielétrica, na condição em que o índice de refração da micropartícula é maior do que o índice de refração do meio onde a micropartícula está inserida, o feixe de luz é capaz de aprisionar a micropartícula. Esse fenômeno foi descoberto por Arthur Ashkin no final da década de 70 e levou ao desenvolvimento das chamadas pinças (ou armadilhas) ópticas, as quais encontram grande aplicação em estudos de sistemas biológicos, uma vez que elas permitem a manipulação de células vivas e organelas dentro de células. Essa descoberta foi tão relevante na ciência que em 2018 Ashkin ganhou o Prêmio Nobel de Física pela sua descoberta. Posto isso, buscamos neste trabalho, entender o modelo teórico de Ashkin desenvolvido em 1992 para determinar as forças ópticas exercidas em microesferas no regime da óptica geométrica. Em particular, pretendemos caracterizar a influência das forças em diferentes situações, por exemplo, variando perfis de intensidade do feixe de luz e o índice de refração da microesfera. Uma vez que o feixe de luz é constituído por um conjunto muito grande de raios de luz, é inviável obter uma expressão analítica simples para a força óptica total quando a microesfera está em uma posição arbitrária, dessa maneira, todos os cálculos numéricos foram obtidos através de programas computacionais. Através dos programas desenvolvidos fomos capazes de testar casos mais simples, envolvendo dois raios de luz e comparando nossos resultados com os do Ashkin. Depois seguimos para situações mais sofisticados, como por exemplo, analisar como a força muda quando varia a posição da micropartícula, e agora, buscamos utilizar o programa para avaliar a influência do índice de refração da partícula. Além disso, por meio desta abordagem computacional, buscamos investigar também situações que foram observadas em experimentos recentes no Departamento de Física da UFV, os quais indicam haver a possibilidade de inversão da força óptica quando uma microesfera semicondutora está próxima ao foco, levando à oscilações opto-induzidas. |
| Palavras-chave | laser, física, computacional |
| Forma de apresentação..... | Vídeo |
| Link para apresentação | Vídeo |
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