光镊研究双折射粒子的光致旋转和粒子的扩散特性
作为微小宏观粒子的特有操控手段,光镊一问世就在涉及微小粒子的各科学部门得到广泛的应用,使这些领域的实验研究,从对粒子的群体行为研究深入到了对粒子的个体行为的研究.作为一种新的研究手段,如何从深度和广度上拓展光镊技术的应用,一直是光镊技术发展的重要方向.该论文围绕这一方向,研究了下列二个课题.论文的第一部分研究了不同偏振状态的光镊光束与被捕获的双折射晶体粒子间的角动量传递,及由此产生的光致旋转现象.在理论分析的基础上,建立了相应的实验研究方法,实现了在椭圆偏振He-Ne激光光阱中的双折射CaCO<,3>晶体粒子的光致旋转,研究了粒子转动速度与入射激光功率、入射激光椭圆度以及粒子本身几何特性的依赖关系.这些运动规律的研究结果,为有效地控制粒子的转动速度提供参考依据.这不仅在光镊对微粒的三维操控基础上又增加了一维角向操控,使光镊具有更完善的操控功能,而且为光致旋转的实际应用,诸如光控微型马达,打下了良好的基础.第二部分则利用光镊对微小粒子的操控功能,研究了分散体系中边界平面与分散相微粒的流体动力学相互作用对单个微粒的布朗运动的影响,并进而得出界面对微粒扩散运动的影响.该文把前人的工作进行了推广,改进了实验方法,研究了样品池厚度不变时,小球距离样品池底面任意距离时的扩散情况.我们还提出了利用光镊结合CCD显微成像和相关图像分析方法测量小球的扩散特性的新方法,该方法可以用于复杂边界条件下单个粒子扩散行为的实验研究,还可以作为更复杂的实验测量的基础.比如,用于测量在双平面限制下的两个分离粒子的扩散等,特别是对于无法用理论近似求解的复杂情形,这种测量方法就会更加显示出它的优越性.此外,利用这种方法还可望能对胶体的一些基本过程给出新的解释.
光镊;光致旋转;自旋角动量;双折射晶体;扩散;受限布朗运动
中国科学技术大学
硕士
光学
李银妹;楼立人
2004
中文
TN241
69
2004-12-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）