Unveiling bulk and surface radiation forces in a dielectric liquid

Astrath, Nelson Guilherme Castelli (avtor), Flizikowski, Gabriel Antonio Siqueira (avtor), Anghinoni, Bruno (avtor), Malacarne, L. C. (avtor), Baesso, Mauro L. (avtor), Požar, Tomaž (avtor), Partanen, M. (avtor), Brevik, Iver Håkon (avtor), Razansky, D. (avtor), Bialkowski, Stephen Edward (avtor)

Precise control over light-matter interactions is critical for many optical manipulation and material characterization methodologies, further playing a paramount role in a host of nanotechnology applications. Nonetheless, the fundamental aspects of interactions between electromagnetic fields and matter have yet to be established unequivocally in terms of an electromagnetic momentum density. Here, we use tightly focused pulsed laser beams to detect bulk and boundary optical forces in a dielectric fluid. From the optical convoluted signal, we decouple thermal and nonlinear optical effects from the radiation forces using a theoretical interpretation based on the Microscopic Ampère force density. It is shown, for the first time, that the time-dependent pressure distribution within the fluid chiefly originates from the electrostriction effects. Our results shed light on the contribution of optical forces to the surface displacements observed at the dielectric air-water interfaces, thus shedding light on the long-standing controversy surrounding the basic definition of electromagnetic momentum density in matter.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: electrostriction, electromagnetic field, photo-induced lensing, elastic waves
• Vrsta gradiva: Članek v reviji
• Tipologija: 1.01 - Izvirni znanstveni članek
• Organizacija: FS - Fakulteta za strojništvo
• Status publikacije: Objavljeno
• Različica publikacije: Objavljena publikacija
• Datum objave: 01.04.2022
• Leto izida: 2022
• Št. strani: Str. 1-10
• Številčenje: Vol. 11, art. 103
• PID: 20.500.12556/RUL-136265
• UDK: 535.13:537.8
• ISSN pri članku: 2047-7538
• DOI: 10.1038/s41377-022-00788-7
• COBISS.SI-ID: 105505795
• Datum objave v RUL: 21.04.2022

Gradivo je del revije

• Naslov: Light, science & applications
• Skrajšan naslov: Light sci. appl.
• Založnik: Nature Publishing Group
• ISSN: 2047-7538
• COBISS.SI-ID: 523258905

Licence

• Licenca: CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
• Povezava: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
• Opis: To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.
• Začetek licenciranja: 20.04.2022
• Vezano na: Published

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik
• Naslov: Razkritje sevalnih sil na površini in v notranjosti dielektrične tekočine

Izvleček

Natančen nadzor interakcij med svetlobo in snovjo je ključnega pomena za številne metodologije optičnih manipulacij in karakterizacij materialov. Poleg tega igra zelo pomembno vlogo tudi v številnih nanotehnoloških aplikacijah. Kljub temu pa je potrebno temeljne vidike interakcij med elektromagnetnim poljem in snovjo še nedvoumno določiti v smislu gostote gibalne količine elektromagnetnega polja. Za zaznavanje sevalnih sil na površini in v notranjosti dielektrične tekočine smo uporabili tesno fokusirane laserske bliske. Iz zapletenega optičnega signala smo z uporabo teoretične interpretacije, ki temelji na gostoti mikroskopske Ampèrove sile, ločili toplotne in nelinearne optične učinke od sevalnih sil. Prvič je prikazano, da časovno odvisna porazdelitev tlaka znotraj tekočine izvira pretežno iz elektrostrikcijskih učinkov. Naši rezultati osvetljujejo prispevek optičnih sil k površinskim pomikom, opaženih na dielektrični meji zrak-voda, s čimer osvetljujejo dolgoletno polemiko o osnovni definiciji gostote gibalne količine elektromagnetnega polja v snovi.

• Ključne besede: elektrostrikcija, elektromagnetno polje, fotoinducirano lečenje, elastični valovi