光學與光子學叢書：光鑷技術 [Optical Tweezers Technology] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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☆☆☆☆☆

李銀妹，姚焜 著

圖書標籤:

• 光學鑷
• 光子學
• 生物物理
• 微納操控
• 激光技術
• 光學儀器
• 生物醫學工程
• 精密測量
• 軟物質物理
• 單分子研究

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030466709

版次：1

商品編碼：11870816

包裝：精裝

叢書名： “十二五”國傢重點圖書齣版規劃項目光學與光子學叢書

外文名稱：Optical Tweezers Technology

開本：16開

齣版時間：2015-12-01

用紙：膠版紙

頁數：475

字數：600000##

內容簡介

　　《光學與光子學叢書：光鑷技術》分為上中下三篇，係統地介紹光鑷技術的原理、技術、裝備和應用。上篇從光的力學效應發展的曆史，全麵介紹光鑷技術的由來，光鑷技術的原理、功能和特點，光鑷設備，設備的設計，操控和測量技術與方法，給齣錶徵光鑷技術的參數。中篇對光鑷儀器單元技術和測試技術做瞭全麵介紹，詳細介紹瞭光鑷力的測量方法和精度，分析瞭各種方法的測量誤差，給齣瞭光鑷光場的電磁場和幾何光學的基本理論分析方法，較全麵地分析光鑷技術應用過程中遇到的光鑷儀器自身的技術問題。下篇將其應用分為光鑷與單分子生物學、光鑷與細胞生物學、光鑷與膠體科學以及光鑷與物理學四個領域進行介紹，例舉瞭國際上已用光鑷技術成功解決的難題，詳細闡述瞭每一個問題解決的方法，讀者可以根據自己工作領域的需求尋找與光鑷技術結閤的切入點，用於解決本學科的問題。
　　通過《光學與光子學叢書：光鑷技術》，讀者可以認識和瞭解光鑷這項新技術，適閤物理、光學、生物以及相關交叉領域的科研工作者參考閱讀。

內頁插圖

目錄

前言
上篇光鑷原理、技術和裝置
第1章光壓
1.1光壓
1.1.1光壓的概念
1.1.2光壓的觀測
1.2激光光壓
1.2.1激光特點
1.2.2激光光壓
1.3光壓的應用
1.3.1太陽帆宇航器
1.3.2原子冷卻和原子捕陷
1.3.3微米微粒的光懸浮
1.4總結
ArthurAshkin簡介
參考文獻
第2章光鑷原理、功能和特點
2.1光鑷名稱的由來
2.2光的輻射壓力
2.2.1光力
2.2.2光與物體相互作用
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高斯光場的梯度分布
2.4光阱
2.4.1二維光阱
2.4.2三維光阱
2.5光操控
2.5.1光陷阱效應
2.5.2直接操控微米微粒
2.5.3間接操控納米微粒
2.6光鑷特點
2.7光鑷的無損傷性
2.7.1光鑷的熱效應
2.7.2光阱中的局部溫度
2.7.3光源波長的選擇
2.8微納米操控技術的比較
2.9總結
參考文獻
第3章光鑷的構建和參數
3.1光鑷裝置
3.2光捕獲元件
3.2.1捕獲光源
3.2.2捕獲聚焦鏡
3.2.3光耦閤器
3.3光鑷操控方式
3.3.1被動操控
3.3.2主動操控
3.4樣品和樣品室
3.4.1樣品
3.4.2樣品室
3.4.3樣品室種類
3.5視頻法位置探測
3.5.1視頻法照明係統
3.5.2視頻顯微成像係統
3.5.3視頻法特點
3.6光鑷參數的定義
3.6.1光阱力
3.6.2光阱勢能麯綫
3.6.3光阱阱位
3.6.4光阱阱域
3.6.5光阱剛度
3.6.6光阱捕獲效率
3.7光鑷係統設計
3.7.1有限遠顯微成像的光鑷
3.7.2無限遠顯微成像的光鑷
3.7.3係統設計
3.8光鑷儀器
3.8.1光鑷微操作儀
3.8.2單分子光鑷力譜儀
3.9總結
參考文獻
第4章各種類型的光鑷
4.1時間調製光鑷
4.1.1時間調製原理
4.1.2時分復用光阱有效剛度的數值模擬
4.1.3掃描光力驅動法
4.1.4鏇轉玻片位移法
4.2空間調製光鑷
4.2.1貝塞爾光束光鑷
4.2.2空心光束光鑷
4.2.3偏振光束光鑷
4.3全息光鑷
4.3.1全息光鑷原理和算法
4.3.2空間光調製器
4.3.3全息光鑷的應用
4.4光縴光鑷
4.4.1光在光縴中傳播
4.4.2光縴光鑷與微粒受力
4.4.3光縴端頭加工
4.4.4光縴光鑷裝置
4.4.5光縴光鑷特點
4.5近場光鑷
4.5.1近場光學衍射極限
4.5.2近場光鑷
4.6微型光鑷
4.6.1微型光鑷微操作儀
4.6.2雙光鑷單分子力譜儀
4.6.3微型全息光鑷
4.6.4芯片光鑷
4.7融閤其他技術的光鑷
4.7.1光刀光鑷
4.7.2拉曼光鑷
4.7.3磁光鑷
4.8總結
參考文獻
中篇光鑷技術
第5章光鑷參數的測量和標定
5.1探測器工作原理
5.1.1數碼相機
5.1.2光電位置探測器
5.2圖像分析法
5.2.1圖像灰度重心法
5.2.2圖像相關運算法
5.2.3圖像尺寸法標定軸嚮位置
5.2.4圖像信息熵法
5.3位置測量與分析
5.3.1微粒的散射光探測
5.3.2散射光測量的理論模擬
5.3.3散射光的測量
5.3.4位置探測器的標定
5.4光阱力的測量
5.4.1光阱中微粒的受力分析
5.4.2流體力學法測量光阱力和最大光阱力
5.4.3雙光阱法測量橫嚮力場分布
5.5光阱剛度的標定
5.5.1流體力學法
5.5.2熱運動分析法
5.5.3剛度標定方法的比較
5.6光阱勢能麯綫的測量
5.6.1測量原理
5.6.2簡諧區勢阱的測量
5.6.3非簡諧區勢阱的測量
5.7光鑷中多微粒的分辨
5.7.1背散光法區分微粒的原理
5.7.2不同粒徑的背散光強
5.7.3光阱中多微粒分辨
5.7.4粒徑與散射光強
5.8總結
參考文獻
第6章光阱力的理論模型
6.1光阱力理論模型及其分類
6.2幾何光學模型理論和應用
6.2.1光綫對界麵力的分析
6.2.2光阱對球形微粒的作用力分析
6.2.3光綫追跡軟件應用於光力計算
6.2.4矢量光綫追跡法計算光力
6.3電磁模型理論和應用
6.3.1電磁場對微粒的作用力
6.3.2洛倫茲—米氏散射理論
6.3.3廣義洛倫茲—米氏散射理論
6.3.4GLMT理論計算光鑷輻射力
6.3.5瑞利模型計算輻射力
6.3.6T矩陣法計算輻射力
6.3.7時域有限差分法計算輻射力
6.3.8角譜分析法計算輻射力
6.4總結
參考文獻
第7章光鑷係統的優化設計
7.1捕獲效率Q值的優化設計
7.1.1研究光鑷捕獲效率的意義
7.1.2捕獲效率的理論和實驗
7.2光鑷係統的球差修正
7.2.1光阱中的球差分析
7.2.2球差補償方法
7.2.3球差對光阱縱嚮剛度的影響
7.3油浸物鏡的數值孔徑利用率
7.3.1光鑷中球差的光綫光學模型
7.3.2有效數值孔徑的計算
7.3.3捕獲效率與數值孔徑利用率的數值分析
7.4提高光阱橫嚮捕獲效率
7.4.1近軸光綫對橫嚮捕獲效率的影響
7.4.2捕獲效率與位移之間的關係
7.5縱嚮位移與橫嚮位移的關係
7.5.1流體力學法測量光阱力存在的問題
7.5.2流體力學法測量阱中小球的縱嚮位移
7.5.3縱嚮位移的理論計算
7.5.4流體力學法進行剛度標定的閤理性
7.6采集帶寬對剛度標定的影響
7.7總結
參考文獻
……
第8章參量測量的不確定度和噪聲分析
第9章光鑷—光緻鏇轉
第10章非光力鑷子
下篇光鑷技術的應用
縮略語錶
後記
彩插

前言/序言

叢書係列導讀：光學與光子學叢書 光學與光子學叢書旨在係統、深入地探討現代光學與光子學領域的前沿理論、關鍵技術及其在各個學科中的創新應用。本叢書緻力於構建一個涵蓋基礎理論到尖端技術實現的知識體係，為研究人員、工程師以及高年級學生提供權威、前瞻性的參考讀物。 本叢書的齣版宗旨是緊跟學科發展脈搏，尤其關注那些正在經曆快速技術迭代和理論突破的細分領域。我們深信，光學與光子學是連接基礎物理學與工程實踐的關鍵橋梁，其進步正深刻地影響著信息技術、生物醫學、材料科學以及精密製造等多個領域。 叢書的編輯團隊匯聚瞭光學、量子光學、光電子學、應用物理學等領域的資深專傢，確保每一部著作的學術嚴謹性和技術前沿性。我們力求每一本書既有紮實的理論深度，又能清晰闡述其實際操作和工程實現細節。 本叢書計劃涵蓋一係列重要主題，例如： 1. 激光物理與技術 本部分聚焦於現代激光器的設計、性能優化及其在工業、科研和醫療領域的應用。內容將涵蓋從基礎的受激輻射理論到先進的超快激光技術、高功率激光係統、新型增益介質的研究。讀者將瞭解到如何精確控製激光的波長、相位、偏振態以及脈衝特性，以滿足特定應用場景的嚴苛要求。重點關注腔設計、非綫性效應的抑製與利用，以及激光安全規範。 2. 非綫性光學與超快現象 這是探索光與物質在強光場相互作用下産生的非綫性效應的專業分支。本係列內容深入探討瞭高次諧波産生、參量過程、自相位調製、剋爾效應等現象的微觀機理與宏觀錶現。特彆關注皮秒和飛秒脈衝在介質中傳播時所展現的動態過程，以及如何利用這些效應實現超快信號的産生與操控，例如太赫茲波的産生和光孤子的研究。 3. 光電子學與集成光學 本部分緻力於半導體光電子器件的研究與開發，以及如何將光學功能集成到微米乃至納米尺度。內容覆蓋瞭從基礎的半導體光吸收、發光機理到高性能光電探測器、調製器和激光二極管的設計與製造工藝。此外，集成光路（Photonic Integrated Circuits, PICs）的設計原理、波導理論、光耦閤技術以及矽光子學的最新進展將是重點，旨在推動下一代高速光通信和片上傳感係統的發展。 4. 散射、成像與傳感技術 本領域關注光在復雜介質中的傳播行為及其在信息獲取中的應用。內容包括對瑞利散射、米氏散射等理論的詳盡解析，以及如何利用這些散射特性來探測顆粒物、分析材料微觀結構。在成像方麵，將係統介紹衍射極限的突破技術，如超分辨顯微技術（STED, PALM/STORM）、計算成像方法、光學層析成像（OCT）的最新進展及其在生物醫學診斷中的應用。傳感技術部分則側重於光縴傳感器、錶麵等離子體激元（SPR）傳感器的工作原理和實際構建。 5. 量子光學與信息科學 這是光學與量子力學深度交叉的前沿領域。本部分探討瞭光子的量子特性，如糾纏、壓縮態光、單光子源的製備與測量。深入介紹量子密鑰分發（QKD）的物理基礎、量子隱形傳態的實驗實現，以及基於光子的量子計算模型。內容強調如何利用光場的量子漲落來超越經典物理的極限，實現信息處理和測量的根本性變革。 --- 本叢書強調： 理論的嚴謹性： 確保所有數學模型和物理推導符閤最高學術標準。 技術的實用性： 詳細介紹關鍵實驗裝置的搭建和關鍵參數的控製方法。 交叉學科視野： 鼓勵讀者將光學知識應用於生物學、化學、材料工程等相關領域。 我們相信，《光學與光子學叢書》將成為推動我國乃至全球光學光子學領域研究與創新不可或缺的重要工具書與參考資源。每一部著作都代錶瞭特定方嚮的知識前沿，旨在激發讀者進行更深層次的探索與實踐。

評分☆☆☆☆☆

《光學與光子學叢書：光鑷技術》這本書，給我帶來瞭前所未有的求知滿足感。它不是那種僅僅陳列公式和定理的教科書，而是充滿瞭智慧的閃光點和巧妙的解釋。我發現，作者在介紹光鑷技術的操控機製時，運用瞭大量形象化的語言和貼切的比喻，讓原本晦澀的物理概念變得生動有趣。比如，在講解如何“夾取”和“移動”微小粒子時，書中將光壓比作一股溫柔的推力，而將聚焦的光束比作一個看不見的“口袋”，這種描述讓我在腦海中立刻勾勒齣瞭一幅清晰的畫麵。我尤其喜歡書中關於光鑷技術在生物醫學領域的應用案例，例如如何利用光鑷精確測量蛋白質分子的力學性質，或者如何用它來分離和操控活體細胞。這些真實的科研場景，讓我深刻體會到光鑷技術是如何將基礎研究與實際應用緊密聯係在一起的。這本書的寫作風格非常獨特，它既有嚴謹的科學性，又不失趣味性，讓我能夠沉浸其中，樂此不疲。讀完之後，我感覺自己不僅學到瞭知識，更重要的是，我對科學研究的內在邏輯和創新精神有瞭更深刻的體悟。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是一扇通往微觀世界的大門！當我第一次翻開《光學與光子學叢書：光鑷技術》時，就被它所描繪的那些精巧的“光之手”深深吸引。書中沒有枯燥乏味的模型推導，而是用極其生動形象的語言，將光鑷這個原本聽起來相當科幻的技術，拆解成瞭一個個可以理解的物理現象。我尤其喜歡作者在介紹光鑷基本原理時，對激光束的聚焦、光壓的作用以及粒子如何被“抓住”和“移動”的描述。那些比喻，比如把光束比作一雙有彈性的“鑷子”，把微小粒子比作漂浮在水中的塵埃，都讓我在腦海中構建齣瞭清晰的畫麵。讀完前幾章，我甚至覺得自己也能“看見”光綫如何與物質互動，仿佛能感受到那股無形的力量在操縱著微觀世界。書中的配圖也十分精美，每一張都恰到好處地解釋瞭概念，讓抽象的理論變得觸手可及。我並非光學領域的專業人士，但這本書的敘述方式讓我感到非常愉快，它沒有讓我覺得自己在“被教育”，而是像一位經驗豐富的嚮導，帶著我漫步在光鑷技術的奇妙旅程中，讓我對這個領域産生瞭濃厚的興趣，並且開始思考它在生命科學、材料科學等領域的潛在應用。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的，是一種豁然開朗的驚喜。原本以為光鑷技術是高深莫測的物理學概念，沒想到在《光學與光子學叢書：光鑷技術》中，我找到瞭如此清晰易懂的解讀。《光學與光子學叢書：光鑷技術》的優點在於，它能夠將復雜的物理原理，如梯度力、散射力等，用非常直觀的方式呈現齣來。書中的例子選取得十分貼切，例如用小球在河流中受到的推力和拉力來比喻光鑷的作用，這種生動的類比讓我能夠快速理解核心概念。我特彆喜歡作者對光鑷係統構建的介紹，從激光器的選擇，到光學元件的配置，再到探測和控製係統的設計，整個過程被描繪得井井有條。這讓我意識到，光鑷技術並非遙不可及，而是可以通過科學的原理和精巧的設計來實現的。更重要的是，本書強調瞭光鑷技術在不同學科領域的交叉融閤，比如在單分子力譜、細胞力學等前沿研究中的應用。這種跨學科的視角，讓我看到瞭科學研究的廣闊前景，也激發瞭我對其他相關領域的好奇心。總而言之，這本書成功地打破瞭我對物理技術的刻闆印象，讓我領略到瞭科學的趣味性和實用性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，就像是經曆瞭一場引人入勝的科學探險。在《光學與光子學叢書：光鑷技術》中，我仿佛置身於一個充滿挑戰與機遇的實驗室，每一次翻頁都像是揭開瞭一個新的研究課題。作者並沒有簡單地羅列技術細節，而是深入探討瞭光鑷技術在實際應用中所麵臨的各種難題，以及科學傢們是如何運用智慧去剋服這些挑戰的。我印象深刻的是關於高精度操控的章節，書中詳細介紹瞭如何通過優化激光參數、設計特殊的陷阱形狀來提升光鑷的捕獲能力和定位精度。這種對細節的關注，以及作者對實驗設計中各種細微之處的考量，都讓我看到瞭科學研究的嚴謹與創新。我特彆欣賞書中對不同類型微粒（例如生物細胞、納米顆粒）在光鑷作用下錶現齣的差異的分析，這讓我對光鑷技術在生物醫學研究中的廣泛適用性有瞭更深的認識。讀到最後，我甚至覺得自己的思維也變得更加敏銳，開始嘗試分析現實生活中的一些現象，並思考是否能用光鑷技術來解決。這本書不僅僅是一本技術手冊，更是一本激發思考、啓迪智慧的讀物，它讓我深刻體會到，科學的魅力在於解決問題，而光鑷技術正是解決微觀世界難題的有力工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書就像是一堂精心設計的科普課程，讓我對光鑷技術有瞭全方位的瞭解。在《光學與光子學叢書：光鑷技術》中，我不僅學習瞭光鑷的基本原理，還深入瞭解瞭其發展曆程和技術演變。作者在迴顧曆史時，提到瞭那些為光鑷技術奠定基礎的科學傢們，以及他們突破性的工作，這讓我對科學的進步有瞭更深的敬意。我尤其贊賞本書對不同類型光鑷的分類介紹，例如全息光鑷、動態光柵光鑷等，這讓我看到瞭技術的不斷創新和多樣化。書中對各種應用場景的描述，從納米粒子的操縱到細胞的解剖，都展現瞭光鑷技術的強大能力和無限潛力。讓我感到驚喜的是，本書還涉及瞭一些關於光鑷技術在未來可能發展方嚮的探討，這讓我對這項技術充滿瞭期待。閱讀過程中，我從未感到枯燥，反而被書中源源不斷的知識和案例所吸引。這本書不僅提升瞭我對光學和光子學領域的認識，更讓我對科學探索的精神有瞭更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

很全麵的一本書，值得購買。

評分☆☆☆☆☆

國內第一本全麵介紹光鑷的中文書籍，說是世界上光鑷方麵很經典的著作也不為過，由國內最早從事光鑷研究工作的李銀妹教授團隊撰寫，內容全麵詳實，語言精練優美嚴謹，仿佛是李教授將從事光鑷30多年來知識、經驗和體會全都凝聚在這本書中，或許是她退休前給後輩留下的最好最寶貴的財富，是光鑷入門最好的教材，值得收藏！雖然價格有些貴，還是還不猶豫買瞭兩本，一本自己珍藏，一本放在課題組。

評分☆☆☆☆☆

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