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本论文包括光阱横向力场分布特性的实验和理论研究以及含偶氮苯光敏聚合物特性的研究两个方面。
光镊自发明以来,在生命科学、材料科学等领域的研究中已得到了广泛的应用。对光阱本身的研究在实验和理论上也都有了很大的进展,但实验上对光阱横向力场完整的分布情况,研究仍不完善。
本文对光阱的横向力场分布的测量提出了一种新的方法——双光阱法,即利用光阱能够精确测力这一功能,运用校准的标尺光阱测量某一光阱的横向的力场分布。我们利用这种方法对半导体光阱的横向力场分布进行了实验研究,测出了三种功率下完整的横向力场分布,并得到符合理论计算的试验结果。
本文利用几何光学模型对光阱横向、纵向力场的空间分布情况进行了理论计算,得到了在横向外力作用下被光阱捕获的粒子要达到平衡,不但会在横向偏离光阱中心,而且纵向上也会有一定的偏移的结果。这与利用流体力学法测量光阱刚度时出现的粒子纵向偏移的结果相一致。从而指出了通常利用流体力学法测得的光阱刚度,不是同一水平面上的横向刚度,而是沿纵向平衡位置的刚度,但在离光阱中心不远的范围内(<0.5rb),二者的差别很小,这样测量的刚度可以作为同一平面光阱刚度的好的近似。另外文中还从理论上解释了粒子纵向逃逸的原因,并指出了实验测量逃逸时的光阱力要明显小于最大横向光阱力。
首次将光镊技术引入到聚合物光敏材料的研究中,对含偶氮苯聚合物的弹性力进行了初步的测量。并对含偶氮苯光敏聚合物的光致形变特性进行了研究,试验中利用波长436nm和365nm两个偶氮苯基团的特征吸收光作为激发光,分别在两种激发光的照射下,观察含偶氮苯聚合物微米小球的光致形变变化特点,并对形变过程中的形变速率、形变量等参数进行测量,定量的分析了此聚合物的形变特点。