用射线法分析聚焦高斯光束对米氏粒子的作用开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着科学技术的突飞猛进，为了适应科学自身的发展及实际生产的要求。迫切需要一种新的，多角度多的交叉研究方式。特别是生物科学的快速发展对物理，化学等学科提出了更高的要求。生命科学已经进入大分子及其复合体时代。为了研究大分子及其复合体的特性就需要研究单个大分子在其生命活动中的特性,然而传统的研究方法是用机械操作的方法对纳米微粒和生命细胞进行研究，在某种程度上机械操作破坏了细胞本身及其生活环境使得得出的结果偏差很大。发展无损伤操作技术就显得尤其重要了。光镊技术就是在这种背景下产生的。

光镊是利用会聚光束的梯度力对粒子进行光学捕获和操纵的技术。ashkin于1970年首次在实验上观察到光对粒子具有力的作用，并于1992利用射线法计算出光束对于米氏粒子的作用。当研究的微粒直径大于激光波长的10倍时，可用微元法把激光看作是光束的集合体，在计算出单束激光对该微粒的作用后再用积分法算出微粒的受力，进而分析其运动，这类粒子就是米氏粒子。当激光是高斯光时，利用这种方法和相关软件就可以在计算机上模拟出高斯光束对米氏粒子的作用。

2. 研究的基本内容与方案

用射线法分析聚焦高斯光束对米氏粒子的作用是一种用matlab模拟高斯光束对米氏粒子的作用的实验研究。此次研究的目标是通过查阅资料和实验，理解光镊捕获微粒的基本原理，学会用射线法分析粒子在高斯光束焦点附近的受力情况，并且用matlab来模拟高斯光束对米氏粒子的作用。

采用的技术方案：光镊捕获技术和matlab仿真技术。

3. 研究计划与安排

第1－3周：首先是去收集和查阅相关文献资料，明确研究内容，了解光镊的基本原理和相关的要求，确定实践方案，完成开题报告。

第4－8周：完成一篇不少于5000字英文文献翻译，进一步理解光镊技术的历史背景和理论知识，并掌握什么是米氏粒子以及如何用光镊来捕获和操控米氏粒子。弄清楚射线法的基本原理和方法为下一步的实验仿真打下基础

4. 参考文献（12篇以上）

[1]a.ashkin,forces of a single-beam gradient laser trap on a dielectric sphere in the ray optics regime[j].biophys j,1992, 61:569-582.

[2] k.c. neuman, s.m. block,optical trapping[j].rev. of sci. inst. , 2004, 72787-2809.