N. G. C. Astrath (Author), G. A. S. Flizikowski (Author), B. Anghinoni (Author), Luis Carlos Malacarne (Author), Mauro L. Baesso (Author), Tomaž Požar (Author), M. Partanen (Author), Iver Håkon Brevik (Author), D. Razansky (Author), S. E. Bialkowski (Author)

Abstract

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.

Keywords

elektrostrikcija;elektromagnetno polje;fotoinducirano lečenje;elastični valovi;electrostriction;electromagnetic field;photo-induced lensing;elastic waves;

Data

Language: English
Year of publishing:
Typology: 1.01 - Original Scientific Article
Organization: UL FS - Faculty of Mechanical Engineering
UDC: 535.13:537.8
COBISS: 105505795 Link will open in a new window
ISSN: 2047-7538
Views: 93
Downloads: 40
Average score: 0 (0 votes)
Metadata: JSON JSON-RDF JSON-LD TURTLE N-TRIPLES XML RDFA MICRODATA DC-XML DC-RDF RDF

Other data

Secondary language: Slovenian
Secondary title: Razkritje sevalnih sil na površini in v notranjosti dielektrične tekočine
Secondary abstract: 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.
Secondary keywords: elektrostrikcija;elektromagnetno polje;fotoinducirano lečenje;elastični valovi;
Type (COBISS): Article
Pages: str. 1-10
Issue: ǂVol. ǂ11
Chronology: Apr. 2022
DOI: 10.1038/s41377-022-00788-7
ID: 15098260