Воздействие оптических сил на неоднородные анизотропные частицы

Abstract

Рассчитаны оптические силы и моменты сил, действующие на неоднородные анизотропные сферические и цилиндрические частицы в поле пары плоских электромагнитных волн. Вычисление оптических сил реализовано в дипольном приближении с использованием аналитических выражений для поляризуемостей частиц, а также численно с учетом высших мультипольных моментов. Проведено сравнение этих двух способов расчета и показано их согласование в области применимости дипольного приближения. Найдены условия притяжения неоднородных частиц световым пучком без градиента интенсивности. Выполнено сравнение результатов для однородных и неоднородных сферических частиц. Установлено, что неоднородность рассеивателя сдвигает мультипольные резонансы, предоставляя еще одно средство управления величиной и направлением оптической силы. Рассчитан спиновый момент сил в дипольном приближении. Показано, что как в случае сферической, так и цилиндрической неоднородной частицы он отличен от нуля для нелинейно-поляризованной падающей волны. Результаты данной работы могут найти применение при создании новых типов динамических метаматериалов, а также при описании движения сложных объектов в оптических пинцетах.