Es la luz roja se movió en las pinzas ópticas?

Question

Esta es una pregunta que me pone a mi supervisor durante mi tesis doctoral hace muchos años, y nunca tuve una respuesta satisfactoria.

En una de las pinzas ópticas, suponga que un rayo de luz se utiliza para mover un microesferas de vidrio. Mi pregunta es si la salida de luz se desplaza al rojo. Si es que no puedo conciliar cómo la energía se conserva en el sistema, como se ha hecho para mover la bola?

Respuestas apreciado como siempre...

Answer 1

Seguro - el efecto doppler relativista significa que la luz que se dispersa fuera de un objeto en movimiento puede ser desplazado hacia el rojo o blueshifted. Y no puede ser más desplazada hacia el rojo de los fotones que blueshifted fotones, o viceversa, dependiendo de si el objeto es, y cómo se está moviendo, con respecto al centro de la trampa.

Pero ya que el objeto se está moviendo mucho mucho mucho menor que la velocidad de la luz, el cambio de frecuencia es completamente despreciable.

Answer 2

En teoría, sí, la luz será desplazada hacia el rojo. En la práctica, parece que las perlas de vidrio es demasiado grande para cualquier medibles desplazamiento al rojo. Este se utiliza realmente en la espectroscopia Mossbauer. Lo que pasa es que si tu $\gamma$-ray origen es un servicio gratuito de átomo, el retroceso del átomo hará que el resultante de la radiación desplazada hacia el rojo en relación a la frecuencia natural de la transición. Con el fin de utilizar el $\gamma$-ray útil, tienes que incrustar la fuente átomo dentro de un cristal. Entonces es todo el cristal que está retrocediendo, y que reduce la consiguiente desplazamiento al rojo a algo que no se puede medir.

Este es el mismo problema como un choque entre dos bolas de billar en la mecánica clásica. El fotón tiene una energía $E_\mathrm{ph} = hc/\lambda$ e ímpetu $|\vec p_\mathrm{ph}| = h/\lambda$. Las microesferas de vidrio, tiene una energía cinética $K = \frac{1}{2}mv^2$, el ímpetu $\vec{p} = m\vec{v}$, y posiblemente parte de la energía interna si nos permiten cambiar de estado. Las microesferas de vidrio, debe cambiar su velocidad con el fin de conservar el impulso. Eso probablemente va a implicar un cambio de velocidad, en cuyo caso el fotón debe cambiar la longitud de onda con el fin de conservar la energía. Es fácil pensar en esto como un efecto doppler, si piensas que el fotón como temporalmente absorbida y re-emitida. La magnitud de este disminuye a medida que la masa de las microesferas de vidrio aumenta, de manera que debe ser fácil de trabajar.