平行光全反射迅衰场中光辐射力及其规律.pdfVIP

上 海理 工 大 学 学报 第32卷 第 3期 J．UniversityofShanghaiforScienceandTechnology Vo1．32 No．3 2010 文章编号：1007—6735(2010)03—0235—07 平行光全反射迅衰场 中光辐射力及其规律 王兵善， 沈建琪， 王华睿， 卢进灯 (上海理工大学 理学院，上海 200093) 摘要：利用Mie散射理论和电偶极子近似理论，计算了球形颗粒在全反射迅衰场中受到的光辐射 力，得到了光辐射力随颗粒与分界面之间距离、入射角、颗粒半径和颗粒折射率的变化曲线．分析了 光辐射力随相应参数的变化规律并且给予物理解释 ． 关键词 ：光辐射力 ；纳米颗粒；迅衰场；梯度力；散射力 中图分类号 ：0436．2 文献标志码 ：A Radiation forceand itspropertiesin theevanescentfield generatedbythetotalreflection ofaplanarwave WANGBing-shan， SHENJian-qi， WANGHua-mi， LUJin-deng (CollegeofSceince，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China) Abstract：Theopticalradiationforceonadielectricsphereintheevanescentfieldcreatedbythe totalinternalreflectionofaplanarwavewereac lculated，whereinboththeclassicalMiesacttering theoryandthedipoleapproximationwereemployed．Thedependencesoftheradiationforceon the relativeparametersincludingthedisatncebetween theparticlecentreandtheinterface，theinci— dentangleoftheplanarwave，theparticlesizeanditsrefractiveindexwereobatinednumeriaclly． Thepropertiesoftheradiationforcewereanalyzedandthecorrespondinginterpreattionsweregiv— enphysically． Keywords：radiationforce；nanoparticle；evanescentfield；gradientforce；scattering force 光波作为电磁波的一种，不仅携带能量，而且携 论[5]和适用于小颗粒 (粒径小于波长20倍)的电偶 带动量．光与物质相互作用包含着能量和动量的传 极子近似模型[6]．基于 Mie散射理论的光辐射模 递，意味着光波对微粒存在力的作用，即光辐射力． 型[7]既适用于大颗粒也适用于小颗粒，但只能解决 自Ashkin等[1]人第一次证实了光辐射力可用来 球形颗粒的情况．对于非球形颗粒，相应的理论模型 捕获纳米和微米级颗粒 以来，光辐射力得到广泛重 有 T一矩阵模型[8]、分离偶极子模型[9-11j和有限差 视和应用 ，如生物医学 中细胞操纵L3]、微粒组装[4 时域方法[1]等．纳米流体因其具有独特的性能已经 等．研究人员给出了描述光辐射力的多种理论，如适 在化工、运输、航天和微 电子行业得到应用 ．对于流 用于大颗粒 (粒径大于波长 l0倍)的几何光学理 体内与纳米颗粒有关的多个参数(粒径、浓度、运动 收稿 日期：2009—12—14 基金项 目：国家自然科