1. 研究目的与意义（文献综述）
光镊——光学镊子，是一种利用光的辐射压力来实现操纵目的的工具。1970年，a.ashkin首次在实验中观察到激光的辐射力，成功地完成了激光悬浮微粒实验；随后，他利用两束功率相等、水平共轴、相对应传输的会聚激光产生了稳定的光学势阱，在光学势阱内粒子可实现加速、减速以及稳定捕获。1986年，a.ashkin等人又采用单束强会聚激光在水溶液中成功地实现了对介质微粒的稳定的三维光学捕获。光镊具有很多优点，光镊的捕获直径范围从几纳米到几十微米，包括生物或其他大分子微粒、细胞器等；同时还具有亚接触、无损伤的特性，从而避免使用机械镊子时带来的机械损伤；光镊的力可小至皮牛量级，光镊可作为微小力的探针，在操作过程中能实时感应微小的负荷；由于光具有穿透性，使得光镊能无阻碍地穿过微粒表面，实现对微粒的隔室操作。光镊的出现，使得科学家们在物理学、医学、尤其是生命科学领域里的研究从此翻开了崭新的一页。
近年来,随着光镊技术在各个领域应用的不断成功，使其应用领域的不断扩大，为了适应更多的实验研究需求，国际上如美国的哈佛大学、普林斯顿大学、芝加哥大学、华盛顿大学和贝尔实验室，瑞典umea大学，丹麦的哥本哈根大学，德国的regensburg大学，瑞士的fribourg大学和法国的居里研究所等对光镊进行了深入研究。
近年来光镊技术在我国也逐渐得到学者们的重视，在光镊实验技术和捕获力测量方面取得了不少研究成果。中国科技大学的李银妹教授等已在光镊技术的物理基础、实验技术和实验系统研究方面取得很大进展，为有效地进行生物学研究打下了良好的基础。中科院物理所光物理实验室是我国首家建成的可以测量纳米量级位移和皮牛顿量级力的光镊系统的单位。
2. 研究的基本内容与方案
光镊是一种在激光等众多高新技术基础上发展起来的新技术，在操纵微粒方面有着很多优点。第三类粒子是粒子直径与捕获波长相近的粒子,目前只能通过数值求解麦克斯韦方程来求解这类粒子的散射场。米氏理论中给出了单色平面波球体衍射的严格解，是一门研究直径以及成分不限的均匀球体在平面波中散射问题的理论。处于倏逝场中的微小粒子会受到辐射压力的作用而朝着倏逝场的传播方向运动，基于此原理的微小粒子驱动技术也可实现对微小粒子的捕获和驱动。本次设计要求在掌握光镊和米氏理论的基本知识的基础上，理解倏逝场对微粒的捕获原理，并能对其受力情况进行模拟和分析。通过对比其他形式的光镊，说明倏逝波的光镊的优势。本论文利用米氏理论对处于倏逝场中的第三类粒子受力情况进行分析，数值模拟出第三类粒子在倏逝场中的各种受力，并说明基于倏逝场光镊的优势与特性。
（1）光镊的光学原理及应用：
通过查阅相关文献，理解光镊捕获微粒的光学原理并掌握光镊捕获微粒的实现方法，了解光镊在各个领域的应用。
3. 研究计划与安排
第1-2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解光镊的基本原理，掌握米氏理论的基本知识，确定方案，完成开题报告。
第3-4周：完成一篇不少于5000字英文文献翻译，进一步理解光镊捕获第三类粒子的原理和倏逝波的特性。
第5-10周：完成理论推导，写出程序流程，完成第三类球型粒子在光纤倏逝场中梯度力、散射力的模拟，并分析捕获效应。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]a.ashkin,accelerationandtrappingofparticlesbyradiationpressure.phys.rev.lett.1970,24,156-159.
[2]s.kawataandt.sugiura,movementofmicrometer-sizedparticlesintheevanescentfieldofalaserbeam.opt.lett.1992,17,772
[3]ashkin.生命科学新技术.march10,1990
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
