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塵や埃、有機物(気体)等がレーザー光へ集まってくる現象は物理的にどのように説明されるのでしょうか、詳しい方ご教示願います。

質問者からの補足コメント

  • himagene様
    早速のご回答ありがとうございます。
    これはレーザー光に引き寄せられているわけではなくて、たまたま通った微粒子がビームに捕らえられてしまい、ビームをそのまま動かすとまるでピンセットで微粒子をつかんでいるがごとく微粒子を移動できる、と理解しました。

    No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2021/07/02 16:18
  • himagene様
    光ピンセット効果について調べると、レーザー光をレンズで集光することでこの現象が観測できるようですが、ちょうど今こちらで起きていることがご教示いただいたこの効果によるものではないかと考えています。
    その現象というのは、30Wくらいのレーザー光をレンズで集光し、コア径600umの光ファイバーに入れて使っていると(集光ビーム径はもっと小さく~数十um)、ファイバー端面に有機物が付着するようになりました。
    この有機物はもともとは近くにはなかった物質ですが、同じ密閉空間の他所に存在していてそれが気体として流れて、ちょうどレーザー光のパス上にやってきたところそのまま光ピンセット効果によってトラップされ、それが蓄積されてファイバー端面上で堆積したのではと考えました。
    おかしなとことがあればご指摘いただければ幸いです。

    No.5の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2021/07/04 17:39

A 回答 (5件)

>これはレーザー光に引き寄せられているわけではなくて


いいえ、式をご覧になればわかると思いますが、光軸に向かって力が働いています。そうでなければ微粒子は捕捉されない(移動されない)ことは自明です。
ついでに、どなたかが電離している場合のことを書いておられましたが、電子している場合には電子には外側に移動する様な力が働き、それを「動重力」と言います。
この回答への補足あり
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プロジェクタやレーザのレンズなどがほこりで


汚れることを指しているみたいです。
メーカのカタログには「光集塵効果」と記されているものが
有りますが、強力な光で起こる光化学的な現象みたい。

詳細はわからないので私も知りたいです。
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この回答へのお礼

tknakamuri様
早速のご回答ありがとうございます。
「光集塵効果」という名で呼ばれている現象があるのですね。
勉強になりました。

お礼日時:2021/07/04 17:20

「光ピンセット」

https://ja.wikipedia.org/wiki/光ピンセットの事を指しているのでしょうか。この現象は約50年前から知られており、最近になってノーベル賞も受賞しています。普通はガウスビーム(TEM00モード)と言って、強度が中心軸上で一番強いビームを使います。微粒子が中心付近に捕らえられるための力は、光線が微粒子に入る時と出る時に方向が変化(運動量の向きが変化)し、その反作用を合計した力が微粒子が光軸の中心に向くからです。または、レーザー電場によって起こる分極(双極子)が受ける力の向きが中心軸方向になるからと解釈することもできます。
微粒子の多きさは、ナノメートルから十ミクロン程度で、DNA、タンパク質、ナノ機械の部品などです。塵や埃も集めたければ大きなビーム径を使えば可能ですが、それに応じて必要なレーザー出力は大きくなるので(ビーム径の2乗)実用的ではありません。
この回答への補足あり
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>レーザー光へ集まってくる現象


そんなのは聞いたことがないです。 もしそんなことがあるなら...
TVなんかで「空気中にはこんなにホコリがあるんです」と緑レーザでホコリを写しているのが成り立たなくなります。(みんなレーザに集まっちゃいます)
まして、気体が集まるなんて... マックスウェルの悪魔ですな。

先の「緑レーザでホコリを写している」を誤解してるんじゃないですか?
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レーザー光に晒されたガスや塵がイオン化して他の物質を近づけるのか、静電気が発生して近づけているんじゃあないのかな。


しらんけど。
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