高斯波束对双层粒子的辐射俘获力.pdf

第卷第期年月物理学报
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高斯波束对双层粒子的辐射俘获力!
韩一平杜云刚张华永
(西安电子科技大学理学院,西安!"##!")
($##% 年"$ 月"$ 日收到;$##% 年"$ 月$! 日收到修改稿)
从广义米理论出发,将入射高斯波束用矢量球谐函数展开& 根据对电磁场动量的讨论,得出了高斯波束对多层
球形粒子的辐射俘获力的表示式,并就单高斯波束对在轴双层有吸收粒子受到的辐射俘获力进行了数值模拟,讨
论了束腰半径、吸收系数、内外层相对厚度对俘获情况的影响&
关键词:辐射俘获力,多层球形粒子,光镊,高斯波束
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尺寸方面具有局限性& 中国科学院物理研究所在光
"2 引言镊实验系统中微位移和力的测量方面进行着深入研
[ , ]
究"% "* & 由于光镊可以实现对生物活体样品非接触
自"0!# 年 345678 报道了激光束对粒子的加速无损伤操纵,随着光镊技术的不断成熟,光镊以其独
和俘获以来[",$],人们开始建立各种模型分析粒子与特的优点已经在生物细胞及生物大分子的俘获、分
[1] 选、操纵等方面得到广泛深入的应用目前实验中俘
波束之间的相互作用& 9:;<4=<> 等利用?@:AB7C5 &
公式研究了均匀各向同性球形粒子对波束的散射, 获研究的细胞有动物细胞、大肠杆菌、红血细胞、神
给出了散射强度、相位角、截面和辐射压力截面的表经细胞、配偶子等,但还没有关于有吸收多层细胞和
微粒在光镊系统中受辐射俘获力的理论分析和实验
示式& DE@>78:>******@I< 等人对纵向、横向辐射压力截
[ —] [ ,] 测量方面的报道["!]
面进行了数值模拟’* & ?E@>:8 等! J 研究了均匀球&
内场和球表面散射场的分布,得出了任意波束中球我们从广义米理论出发,将入射高斯波束用矢
形粒子受到的净辐射力和力矩的级数表达式,对水量球谐函数展开& 根据经典电动力学中关于电磁场
动量的讨论,得出了高斯波束对多层球形粒子轴向
滴在空气中的悬浮和共振情况进行了讨论& K8:******@7
等把广义米理论扩展到多层球对任意波束的散射, 辐射俘获力的表示式,并以双层有吸收的有核血细
[ ] 胞的俘获情况进行了数值模拟和讨论
对散射振幅和辐射压力截面进行了讨论 0 & M:NE<@> &
等讨论了不同吸收情况的多层球形粒子在线极化和
[ ] 多层球对高斯波束的散射
圆极化聚焦高斯波束中的力矩和辐射压力截面"# & $2
吴鹏等在大粒子对高斯波束散射的数值模拟中,改
高斯波束在折射率为的均匀媒质中传播,媒
进了计算方法,能够计算的球形粒子的尺寸参数已!#
[ ] 质的介电常数为,磁导率为选波束中心为坐标
突破 J#### "" & 34567