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光学与光子学丛书：光镊技术

光学与光子学丛书：光镊技术
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作者: 著 , 著
出版社: 科学出版社
2015-12
版次: 1
ISBN: 9787030466709
定价: 178.00
装帧: 精装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 475页
字数: 600千字
正文语种: 简体中文
丛书: “十二五”国家重点图书出版规划项目光学与光子学丛书
分类: 自然科学
6 张插图图片
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  • 　　《光学与光子学丛书：光镊技术》分为上中下三篇，系统地介绍光镊技术的原理、技术、装备和应用。上篇从光的力学效应发展的历史，全面介绍光镊技术的由来，光镊技术的原理、功能和特点，光镊设备，设备的设计，操控和测量技术与方法，给出表征光镊技术的参数。中篇对光镊仪器单元技术和测试技术做了全面介绍，详细介绍了光镊力的测量方法和精度，分析了各种方法的测量误差，给出了光镊光场的电磁场和几何光学的基本理论分析方法，较全面地分析光镊技术应用过程中遇到的光镊仪器自身的技术问题。下篇将其应用分为光镊与单分子生物学、光镊与细胞生物学、光镊与胶体科学以及光镊与物理学四个领域进行介绍，例举了国际上已用光镊技术成功解决的难题，详细阐述了每一个问题解决的方法，读者可以根据自己工作领域的需求寻找与光镊技术结合的切入点，用于解决本学科的问题。
    　　通过《光学与光子学丛书：光镊技术》，读者可以认识和了解光镊这项新技术，适合物理、光学、生物以及相关交叉领域的科研工作者参考阅读。 前言
    上篇光镊原理、技术和装置
    第1章光压
    1.1光压
    1.1.1光压的概念
    1.1.2光压的观测
    1.2激光光压
    1.2.1激光特点
    1.2.2激光光压
    1.3光压的应用
    1.3.1太阳帆宇航器
    1.3.2原子冷却和原子捕陷
    1.3.3微米微粒的光悬浮
    1.4总结
    ArthurAshkin简介
    参考文献
    第2章光镊原理、功能和特点
    2.1光镊名称的由来
    2.2光的辐射压力
    2.2.1光力
    2.2.2光与物体相互作用
    2.3梯度力和散射力
    2.3.1梯度力和散射力的形成
    2.3.2高斯光场的梯度分布
    2.4光阱
    2.4.1二维光阱
    2.4.2三维光阱
    2.5光操控
    2.5.1光陷阱效应
    2.5.2直接操控微米微粒
    2.5.3间接操控纳米微粒
    2.6光镊特点
    2.7光镊的无损伤性
    2.7.1光镊的热效应
    2.7.2光阱中的局部温度
    2.7.3光源波长的选择
    2.8微纳米操控技术的比较
    2.9总结
    参考文献
    第3章光镊的构建和参数
    3.1光镊装置
    3.2光捕获元件
    3.2.1捕获光源
    3.2.2捕获聚焦镜
    3.2.3光耦合器
    3.3光镊操控方式
    3.3.1被动操控
    3.3.2主动操控
    3.4样品和样品室
    3.4.1样品
    3.4.2样品室
    3.4.3样品室种类
    3.5视频法位置探测
    3.5.1视频法照明系统
    3.5.2视频显微成像系统
    3.5.3视频法特点
    3.6光镊参数的定义
    3.6.1光阱力
    3.6.2光阱势能曲线
    3.6.3光阱阱位
    3.6.4光阱阱域
    3.6.5光阱刚度
    3.6.6光阱捕获效率
    3.7光镊系统设计
    3.7.1有限远显微成像的光镊
    3.7.2无限远显微成像的光镊
    3.7.3系统设计
    3.8光镊仪器
    3.8.1光镊微操作仪
    3.8.2单分子光镊力谱仪
    3.9总结
    参考文献
    第4章各种类型的光镊
    4.1时间调制光镊
    4.1.1时间调制原理
    4.1.2时分复用光阱有效刚度的数值模拟
    4.1.3扫描光力驱动法
    4.1.4旋转玻片位移法
    4.2空间调制光镊
    4.2.1贝塞尔光束光镊
    4.2.2空心光束光镊
    4.2.3偏振光束光镊
    4.3全息光镊
    4.3.1全息光镊原理和算法
    4.3.2空间光调制器
    4.3.3全息光镊的应用
    4.4光纤光镊
    4.4.1光在光纤中传播
    4.4.2光纤光镊与微粒受力
    4.4.3光纤端头加工
    4.4.4光纤光镊装置
    4.4.5光纤光镊特点
    4.5近场光镊
    4.5.1近场光学衍射极限
    4.5.2近场光镊
    4.6微型光镊
    4.6.1微型光镊微操作仪
    4.6.2双光镊单分子力谱仪
    4.6.3微型全息光镊
    4.6.4芯片光镊
    4.7融合其他技术的光镊
    4.7.1光刀光镊
    4.7.2拉曼光镊
    4.7.3磁光镊
    4.8总结
    参考文献
    中篇光镊技术
    第5章光镊参数的测量和标定
    5.1探测器工作原理
    5.1.1数码相机
    5.1.2光电位置探测器
    5.2图像分析法
    5.2.1图像灰度重心法
    5.2.2图像相关运算法
    5.2.3图像尺寸法标定轴向位置
    5.2.4图像信息熵法
    5.3位置测量与分析
    5.3.1微粒的散射光探测
    5.3.2散射光测量的理论模拟
    5.3.3散射光的测量
    5.3.4位置探测器的标定
    5.4光阱力的测量
    5.4.1光阱中微粒的受力分析
    5.4.2流体力学法测量光阱力和最大光阱力
    5.4.3双光阱法测量横向力场分布
    5.5光阱刚度的标定
    5.5.1流体力学法
    5.5.2热运动分析法
    5.5.3刚度标定方法的比较
    5.6光阱势能曲线的测量
    5.6.1测量原理
    5.6.2简谐区势阱的测量
    5.6.3非简谐区势阱的测量
    5.7光镊中多微粒的分辨
    5.7.1背散光法区分微粒的原理
    5.7.2不同粒径的背散光强
    5.7.3光阱中多微粒分辨
    5.7.4粒径与散射光强
    5.8总结
    参考文献
    第6章光阱力的理论模型
    6.1光阱力理论模型及其分类
    6.2几何光学模型理论和应用
    6.2.1光线对界面力的分析
    6.2.2光阱对球形微粒的作用力分析
    6.2.3光线追迹软件应用于光力计算
    6.2.4矢量光线追迹法计算光力
    6.3电磁模型理论和应用
    6.3.1电磁场对微粒的作用力
    6.3.2洛伦兹—米氏散射理论
    6.3.3广义洛伦兹—米氏散射理论
    6.3.4GLMT理论计算光镊辐射力
    6.3.5瑞利模型计算辐射力
    6.3.6T矩阵法计算辐射力
    6.3.7时域有限差分法计算辐射力
    6.3.8角谱分析法计算辐射力
    6.4总结
    参考文献
    第7章光镊系统的优化设计
    7.1捕获效率Q值的优化设计
    7.1.1研究光镊捕获效率的意义
    7.1.2捕获效率的理论和实验
    7.2光镊系统的球差修正
    7.2.1光阱中的球差分析
    7.2.2球差补偿方法
    7.2.3球差对光阱纵向刚度的影响
    7.3油浸物镜的数值孔径利用率
    7.3.1光镊中球差的光线光学模型
    7.3.2有效数值孔径的计算
    7.3.3捕获效率与数值孔径利用率的数值分析
    7.4提高光阱横向捕获效率
    7.4.1近轴光线对横向捕获效率的影响
    7.4.2捕获效率与位移之间的关系
    7.5纵向位移与横向位移的关系
    7.5.1流体力学法测量光阱力存在的问题
    7.5.2流体力学法测量阱中小球的纵向位移
    7.5.3纵向位移的理论计算
    7.5.4流体力学法进行刚度标定的合理性
    7.6采集带宽对刚度标定的影响
    7.7总结
    参考文献
    ……
    第8章参量测量的不确定度和噪声分析
    第9章光镊—光致旋转
    第10章非光力镊子
    下篇光镊技术的应用
    缩略语表
    后记
    彩插
  • 内容简介:
    　　《光学与光子学丛书：光镊技术》分为上中下三篇，系统地介绍光镊技术的原理、技术、装备和应用。上篇从光的力学效应发展的历史，全面介绍光镊技术的由来，光镊技术的原理、功能和特点，光镊设备，设备的设计，操控和测量技术与方法，给出表征光镊技术的参数。中篇对光镊仪器单元技术和测试技术做了全面介绍，详细介绍了光镊力的测量方法和精度，分析了各种方法的测量误差，给出了光镊光场的电磁场和几何光学的基本理论分析方法，较全面地分析光镊技术应用过程中遇到的光镊仪器自身的技术问题。下篇将其应用分为光镊与单分子生物学、光镊与细胞生物学、光镊与胶体科学以及光镊与物理学四个领域进行介绍，例举了国际上已用光镊技术成功解决的难题，详细阐述了每一个问题解决的方法，读者可以根据自己工作领域的需求寻找与光镊技术结合的切入点，用于解决本学科的问题。
    　　通过《光学与光子学丛书：光镊技术》，读者可以认识和了解光镊这项新技术，适合物理、光学、生物以及相关交叉领域的科研工作者参考阅读。
  • 目录:
    前言
    上篇光镊原理、技术和装置
    第1章光压
    1.1光压
    1.1.1光压的概念
    1.1.2光压的观测
    1.2激光光压
    1.2.1激光特点
    1.2.2激光光压
    1.3光压的应用
    1.3.1太阳帆宇航器
    1.3.2原子冷却和原子捕陷
    1.3.3微米微粒的光悬浮
    1.4总结
    ArthurAshkin简介
    参考文献
    第2章光镊原理、功能和特点
    2.1光镊名称的由来
    2.2光的辐射压力
    2.2.1光力
    2.2.2光与物体相互作用
    2.3梯度力和散射力
    2.3.1梯度力和散射力的形成
    2.3.2高斯光场的梯度分布
    2.4光阱
    2.4.1二维光阱
    2.4.2三维光阱
    2.5光操控
    2.5.1光陷阱效应
    2.5.2直接操控微米微粒
    2.5.3间接操控纳米微粒
    2.6光镊特点
    2.7光镊的无损伤性
    2.7.1光镊的热效应
    2.7.2光阱中的局部温度
    2.7.3光源波长的选择
    2.8微纳米操控技术的比较
    2.9总结
    参考文献
    第3章光镊的构建和参数
    3.1光镊装置
    3.2光捕获元件
    3.2.1捕获光源
    3.2.2捕获聚焦镜
    3.2.3光耦合器
    3.3光镊操控方式
    3.3.1被动操控
    3.3.2主动操控
    3.4样品和样品室
    3.4.1样品
    3.4.2样品室
    3.4.3样品室种类
    3.5视频法位置探测
    3.5.1视频法照明系统
    3.5.2视频显微成像系统
    3.5.3视频法特点
    3.6光镊参数的定义
    3.6.1光阱力
    3.6.2光阱势能曲线
    3.6.3光阱阱位
    3.6.4光阱阱域
    3.6.5光阱刚度
    3.6.6光阱捕获效率
    3.7光镊系统设计
    3.7.1有限远显微成像的光镊
    3.7.2无限远显微成像的光镊
    3.7.3系统设计
    3.8光镊仪器
    3.8.1光镊微操作仪
    3.8.2单分子光镊力谱仪
    3.9总结
    参考文献
    第4章各种类型的光镊
    4.1时间调制光镊
    4.1.1时间调制原理
    4.1.2时分复用光阱有效刚度的数值模拟
    4.1.3扫描光力驱动法
    4.1.4旋转玻片位移法
    4.2空间调制光镊
    4.2.1贝塞尔光束光镊
    4.2.2空心光束光镊
    4.2.3偏振光束光镊
    4.3全息光镊
    4.3.1全息光镊原理和算法
    4.3.2空间光调制器
    4.3.3全息光镊的应用
    4.4光纤光镊
    4.4.1光在光纤中传播
    4.4.2光纤光镊与微粒受力
    4.4.3光纤端头加工
    4.4.4光纤光镊装置
    4.4.5光纤光镊特点
    4.5近场光镊
    4.5.1近场光学衍射极限
    4.5.2近场光镊
    4.6微型光镊
    4.6.1微型光镊微操作仪
    4.6.2双光镊单分子力谱仪
    4.6.3微型全息光镊
    4.6.4芯片光镊
    4.7融合其他技术的光镊
    4.7.1光刀光镊
    4.7.2拉曼光镊
    4.7.3磁光镊
    4.8总结
    参考文献
    中篇光镊技术
    第5章光镊参数的测量和标定
    5.1探测器工作原理
    5.1.1数码相机
    5.1.2光电位置探测器
    5.2图像分析法
    5.2.1图像灰度重心法
    5.2.2图像相关运算法
    5.2.3图像尺寸法标定轴向位置
    5.2.4图像信息熵法
    5.3位置测量与分析
    5.3.1微粒的散射光探测
    5.3.2散射光测量的理论模拟
    5.3.3散射光的测量
    5.3.4位置探测器的标定
    5.4光阱力的测量
    5.4.1光阱中微粒的受力分析
    5.4.2流体力学法测量光阱力和最大光阱力
    5.4.3双光阱法测量横向力场分布
    5.5光阱刚度的标定
    5.5.1流体力学法
    5.5.2热运动分析法
    5.5.3刚度标定方法的比较
    5.6光阱势能曲线的测量
    5.6.1测量原理
    5.6.2简谐区势阱的测量
    5.6.3非简谐区势阱的测量
    5.7光镊中多微粒的分辨
    5.7.1背散光法区分微粒的原理
    5.7.2不同粒径的背散光强
    5.7.3光阱中多微粒分辨
    5.7.4粒径与散射光强
    5.8总结
    参考文献
    第6章光阱力的理论模型
    6.1光阱力理论模型及其分类
    6.2几何光学模型理论和应用
    6.2.1光线对界面力的分析
    6.2.2光阱对球形微粒的作用力分析
    6.2.3光线追迹软件应用于光力计算
    6.2.4矢量光线追迹法计算光力
    6.3电磁模型理论和应用
    6.3.1电磁场对微粒的作用力
    6.3.2洛伦兹—米氏散射理论
    6.3.3广义洛伦兹—米氏散射理论
    6.3.4GLMT理论计算光镊辐射力
    6.3.5瑞利模型计算辐射力
    6.3.6T矩阵法计算辐射力
    6.3.7时域有限差分法计算辐射力
    6.3.8角谱分析法计算辐射力
    6.4总结
    参考文献
    第7章光镊系统的优化设计
    7.1捕获效率Q值的优化设计
    7.1.1研究光镊捕获效率的意义
    7.1.2捕获效率的理论和实验
    7.2光镊系统的球差修正
    7.2.1光阱中的球差分析
    7.2.2球差补偿方法
    7.2.3球差对光阱纵向刚度的影响
    7.3油浸物镜的数值孔径利用率
    7.3.1光镊中球差的光线光学模型
    7.3.2有效数值孔径的计算
    7.3.3捕获效率与数值孔径利用率的数值分析
    7.4提高光阱横向捕获效率
    7.4.1近轴光线对横向捕获效率的影响
    7.4.2捕获效率与位移之间的关系
    7.5纵向位移与横向位移的关系
    7.5.1流体力学法测量光阱力存在的问题
    7.5.2流体力学法测量阱中小球的纵向位移
    7.5.3纵向位移的理论计算
    7.5.4流体力学法进行刚度标定的合理性
    7.6采集带宽对刚度标定的影响
    7.7总结
    参考文献
    ……
    第8章参量测量的不确定度和噪声分析
    第9章光镊—光致旋转
    第10章非光力镊子
    下篇光镊技术的应用
    缩略语表
    后记
    彩插
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