Análise de forças ópticas sobre partículas esféricas em regime de óptica geométrica e de Rayleigh para feixes de Bessel e suas superposições discretas

• Processo: 15/21105-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2016
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2017
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica
• Pesquisador responsável: Leonardo Andre Ambrosio
• Beneficiário: Vinicius Soares de Angelis
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Óptica geométrica Eletromagnetismo Propriedades ópticas Convecção de Rayleigh-Bénard Funções de Bessel Princípio holográfico Processos gaussianos MATLAB Cálculo numérico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aprisionamento óptico | Eletromagnetismo | espalhamento Rayleigh | Feixes de Bessel | Óptica geométrica | Aprisionamento óptico

Resumo

Este projeto pretende oferecer, a um estudante de graduação, noções básicas sobre feixes de Bessel escalares (paraxiais) e suas superposições discretas (as chamadas Frozen Waves), com foco em aplicações mili e micrométricas na área de aprisionamento óptico, através do cálculo de forças ópticas com partículas esféricas, tanto no regime de Rayleigh quanto em óptica geométrica. Em uma primeira etapa do cronograma, espera-se que o candidato se familiarize com a teoria básica de feixes de Bessel escalares ordinários e suas gerações experimentais através de métodos holográficos, áxicons e moduladores de luz. Posteriormente, avançaremos na área de pesquisa em óptica biomédica aqui proposta, compreendendo alguns dos mecanismos físicos envolvidos na captura de partículas biológicas. Aqui, espera-se que o candidato desenvolva análises de forças ópticas sobre partículas esféricas tanto em óptica de raios quanto no regime de Rayleigh. Cálculos numéricos de forças ópticas serão realizados em Matlab, Mathematica ou softwares similares. Por fim, incorporaremos em nossas análises superposições discretas de feixes de Bessel escalares, de mesma ordem e frequência, porém de números de onda longitudinais (ou radiais) distintos - as chamadas "Frozen Waves". As dificuldades em se realizar aprisionamentos efetivos tridimensionais tanto com feixes de Bessel simples quanto com suas superposições serão avaliadas em ambos os regimes ópticos, comparando características de aprisionamento com aquelas obtidas com feixes gaussianos altamente focalizados.