English
Het modelleren van de interactie tussen het electromagnetische veld en de vloeistof
Michiel de Reus
Dagelijks begeleider: Neil Budko
Consultant: Prof. Dr. A.T. de Hoop

Plaats van afstuderen: TU Delft

start van afstuderen: november 2011

In maart 2012 is de scriptie verschenen en een presentatie gegeven.

De afstudeeropdracht is in maart 2013 afgerond met het schrijven van het afstudeerverslag en het geven van de afstudeervoordracht.

Huidige adresgegevens etc. zijn te vinden op onze alumnipagina.

Korte omschrijving van de afstudeeropdracht:

Het elektromagnetische veld oefent een mechanische kracht uit op een medium met een elektrisch contrast. Dit bekende verschijnsel wordt toegepast voor het vangen en manipuleren van microscopische deeltjes met behulp van lasers, zogenaamde "optical tweezers" [1]. Tot voor kort werd interactie van het elektromagnetische veld met de vloeistof slechts gezien als een combinatie van refractie en absorptie. De mechanische invloed van het veld op de vloeistof werd genegeerd. De laatste jaren is echter uit verschillende experimenten gebleken dat er vloeistofstroom kan ontstaan door de temperatuursverschillen gecreeerd door de absorptie van laserstraling [2]. Naast deze stromingen door temperatuursverschillen treedt er ook stroming op onder invloed van de Maxwell stress-tensor [3]. Deze krachten moeten ook worden beschouwd bij het vangen en manipuleren van biologische deeltjes in water en micro-fluidics in het algemeen.

Het doel van dit project is om de interactie van het elektromagnetische veld met vloeistoffen opnieuw onder de loep te nemen, waarbij de krachten gecreeerd door het veld worden gezien als een bronterm in de Navier-Stokes vergelijkingen. Zowel de resulterende vervormingen en mogelijke stromingen in de vloeistof, als het effect van deze interactie op het elektromagnetisch veld zelf worden beschouwd.

Eerst zal er een analytische oplossing voor een oneindig vloeibaar medium worden opgesteld, met als bron een relatief simpele inkomende elektromagnetische golf. Daarna zal een complexere geometrie worden beschouwd, en zullen de Navier-Stokes vergelijkingen numeriek worden opgelost, voor een analytisch en/of numeriek benaderd elektromagnetisch veld.

Literatuur

[1] A. Jonas and P. Zemanek, Light at work: the use of optical forces for particle manipulation, sorting and analysis, Electrophoresis, 29, 4813-4851, 2008.

[2] R. Wunenburger, B. Issenmann, E. Brasselet, C. Loussert, V. Hourtane, and J.-P. Delville, Fluid flows driven by light scattering, J. Fluid Mech., 666, 273-307, 2011.

[3] A. Yu. Savchenko, N. V. Tabiryan, and B. Ya. Zel???dovich, Transfer of momentum and torque from a light beam to a liquid, Phys. Rev. E, 56, 4773-4779, 1997.



Interferentie van lichtgolven



Interferentie van watergolven

Contact informatie: Kees Vuik

Terug naar de home page of de afstudeerpagina van Kees Vuik