Espalhamento eletromagnético em óptica geométrica a partir de espalhadores esféricos: forças ópticas exercidas por ondas planas, feixes Gaussianos e de Bessel (2018)
- Authors:
- Autor USP: ANGELIS, VINICIUS SOARES DE - EESC
- Unidade: EESC
- Subjects: ELETROMAGNETISMO; ÓPTICA GEOMÉTRICA
- Keywords: Electromagnetism; Forças ópticas; Manipulação e aprisionamento óptico; Optical forces; Optical trapping and manipulation; Ray optics method; Regime de óptica geométrica
- Language: Português
- Abstract: Pinças ópticas têm sido utilizadas para o aprisionamento e manipulação de partículas micrométricas e nanométricas visando aplicações em diversas áreas da biologia, medicina, física e engenharia. Diversos tipos de feixes focalizados têm sido aplicados com o objetivo de obter determinadas características de manipulação, com destaque para os feixes não difrativos como o feixe de Bessel e suas superposições de mesma frequência, conhecidas como Frozen Waves. Dada a importância desse assunto e o contexto das pesquisas teóricas sobre o mesmo no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação, o objetivo desse trabalho envolve o desenvolvimento de um algoritmo para cálculo de forças ópticas no Regime de Óptica Geométrica produzidas por feixes vetoriais de perfil de campo arbitrário sobre partículas esféricas dielétricas homogêneas. Além disso, a amplitude de campo desses feixes é determinada em função da potência da fonte óptica. Essa análise é inédita no grupo de pesquisa sobre esse assunto no Departamento, já que ela permite expressar a transferência de momento do feixe para a partícula em Newtons ao invés da seção de choque de pressão de radiação. Pelo fato de considerar as componentes longitudinais de campo, as forças ópticas calculadas no Regime de Óptica Geométrica puderam ser comparadas com a teoria eletromagnética de forma que a diferença entre esses dois métodos seja devido apenas aos fenômenos ondulatórios como a difração. O algoritmo foi desenvolvido em Matlab e testado através de simulações de forças ópticas produzidas por ondas planas, feixes Gaussianos, feixes de Bessel e suas superposições discretas. A consideração da potência da fonte óptica permitiu comparar a ordem de grandeza das forças produzidas pelas Frozen Waves com a das forças produzidas por feixes convencionais como o Gaussiano. Além disso, os resultados indicam que aconvergência entre o Regime de Óptica Geométrica e a teoria eletromagnética é lenta e oscilatória para partículas com índice de refração maior do que o do meio e rápida para partículas com índice de refração menor do que o do meio
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- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2018
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ABNT
ANGELIS, Vinicius Soares de. Espalhamento eletromagnético em óptica geométrica a partir de espalhadores esféricos: forças ópticas exercidas por ondas planas, feixes Gaussianos e de Bessel. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/75c3048b-d3c3-4118-a8c7-c07e098a26e1/Angelis_Vinicius_tcc.pdf. Acesso em: 24 mar. 2025. -
APA
Angelis, V. S. de. (2018). Espalhamento eletromagnético em óptica geométrica a partir de espalhadores esféricos: forças ópticas exercidas por ondas planas, feixes Gaussianos e de Bessel (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/75c3048b-d3c3-4118-a8c7-c07e098a26e1/Angelis_Vinicius_tcc.pdf -
NLM
Angelis VS de. Espalhamento eletromagnético em óptica geométrica a partir de espalhadores esféricos: forças ópticas exercidas por ondas planas, feixes Gaussianos e de Bessel [Internet]. 2018 ;[citado 2025 mar. 24 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/75c3048b-d3c3-4118-a8c7-c07e098a26e1/Angelis_Vinicius_tcc.pdf -
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Angelis VS de. Espalhamento eletromagnético em óptica geométrica a partir de espalhadores esféricos: forças ópticas exercidas por ondas planas, feixes Gaussianos e de Bessel [Internet]. 2018 ;[citado 2025 mar. 24 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/75c3048b-d3c3-4118-a8c7-c07e098a26e1/Angelis_Vinicius_tcc.pdf
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