非球形粒子上激光捕获力的计算与光学测量

光学捕获是一种强大且广泛使用的技术，其中微观粒子被光捕获和操纵，单光束梯度阱（也称为光镊）被用于大量的生物学和其他应用。作用于被捕获粒子上的力和扭矩源于捕获光束向粒子的动量和角动量转移。尽管激光阱看似简单，只有一个粒子和一束光，但精确计算作用于粒子上的光学力和扭矩是困难的。可以使用近似方法进行计算，但仅在其有效范围内适用，例如对于远大于或远小于捕获波长的粒子，以及球形各向同性粒子。这留下了不幸的空白，因为波长尺度的粒子具有很大的实际意义，因为它们容易被强捕获，并用于探测有趣的微观和宏观现象；而非球形或各向异性粒子（生物的、晶体的或其他）由于其在自然界中频繁出现，以及旋转此类物体或控制或感知其取向的可能性，也具有很大的实际意义。电磁散射理论的系统应用可以提供激光捕获的通用理论，并填补现有理论的空白。我们在此展示了从该理论获得的被捕获粒子上力和扭矩的计算，并讨论了可能的应用，包括力和扭矩的光学测量。