高斯激光束对微液滴和微气泡形变的理论

本文提出了高斯激光束中流体微粒线性形变的理论，此时光束焦点位于粒子中心（如光阱中）。考虑了三种不同的流体系统：空气中的水滴、水中的气泡以及用于流体界面光形变实验的特殊油水乳液系统。我们比较了这三种系统在宽光束（相对于粒子半径）和窄光束照射下的界面形变，并分析了差异。在其他条件相同的情况下，由于透镜效应相反（分别为会聚和发散），液滴和气泡的形变截然不同；液滴的形变远大于气泡。发现当比较相对低对比度的油-乳液系统与水滴系统时，光学对比度对所得形状非常重要。最后，我们分析了激光束开启时粒子运动的动力学，并比较了静态光束和短脉冲的情况。非常不同的表面张力系数导致了非常不同的动力学时间尺度：水-空气界面为微秒量级，油-乳液为数十毫秒量级。发现水滴的表面振荡总是欠阻尼的，而油-乳液的表面振荡是过阻尼的；微气泡的形变可以是欠阻尼或过阻尼，取决于物理参数。