2. 光學鑷子：（應用高度聚焦的雷射光束來控制微小物體）
當雷射光穿透折射率比周圍介質還大的球形微粒（以下簡稱為微粒）時，雷射光束會折射偏向，代表光束中光子的動量發生了變化，由牛頓第三運動定律可知，光子可施力於微粒上。
當微粒的大小遠大於雷射光的波長時，可用幾何光學來解釋光學鑷子的原理。如圖(b)所示，若僅考慮通過會聚透鏡後的雷射光束中，行進方向交會於微粒球心O下方的B點之編號1、2兩條光線，它們射入微粒後會發生偏折，再由微粒的上方射
時，則因光線被折射，光子會施於微粒一個作用方向向下的合力
，而將微粒向下推移。編號1、2兩條光線射入微粒前後，光子的動量分別為
與
、
與
。
如圖(c)所示，若改變兩條光線的入射方向使行進方向交會點在微粒球心O上方的C點，試參考圖(b)的動量表示方式，僅須考慮光的折射，畫出雷射光的光子路徑、雷射光的光子在射入微粒前後的動量
與
、
與
並標示出動量變化
、
、以及微粒受光子合力作用的方向。（5分）
參考解答
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