请问 激光冷却法 的原理

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/26 10:45:23
或者说是 激光制冷法 的原理

详细的优先
谢谢

激光冷却
只说原理 激光冷却法的基本原理是 光压 在光的传播路径上会对物质产生一定压力 称之为 光压 在进行冷却的时候用多束激光从不同方向照射目标体 使其粒子受到光压的作用 以阻止其热振动 以打到冷却的效果 激光冷却法是现在最先进的冷却方法之一 可以打到非常接近绝对零度的超低温

众所周知,激光是高功率的光束,它能产生高温,因而有激光手术、激光焊接等应用。但是激光居然还能用来冷却,而且可以冷却到绝对温度百万分之一度以下,却似乎有点不太好理解。
激光冷却涉及到多个物理原理,概括起来主要有光的多普勒效应、原子能级量子化、光具有动量。另外,激光的高度单色性和可调激光技术也非常重要。
光的多普勒效应是指,如果你迎着光源的方向运动,观察到光的频率将会增加;如果背离光源方向运动,观察到的光的频率将会降低。
原子可以吸收电磁辐射的能量,使其本身的能量升高;也可以释放出电磁辐射,同时自身的能量降低。原子的能级量子化,是指原子只能吸收和放出某些特定频率的电磁波。按量子理论,电磁波的能量只能以某种不可分割的单位--能量子--与别的物质相作用。而每一份能量子所含的能量正比电磁波的频率,所以,只吸收和释放某些特定频率的电磁波,就意味着原子的能量只能取某些特定的值,故称为能级量子化。
光与其它实物粒子一样,也具有动量。当一个原子吸收一份电磁波的能量子(即光子)时,它同时也获得了一定的动量。光的动量与光的波长成反比,方向与光的传播方向相一致。
现在假设某种原子只吸收频率为f0的电磁波。如果我们把激光的频率调在略小于f0的频率上(可调激光技术可以让我们精确地调节所需激光的频率),并把这样一束激光射在由那种原子组成的样品上,将会发生什么现象呢?
我们知道,在高于绝对零度的任何温度下,组成样品的原子都在作无规则的热运动。当其中某个原子的运动方向指向激光的光源时,由于多普勒效应,在这个原子看来激光的频率会略高一些。因为我们把激光的频率调在略低于f0,多普勒效应可以使得飞向光源方向的原子看到的激光频率正好等于f0。这样,这个原子就有可能吸收激光的能量。在它吸收能量时,它同时也获得了动量。由于激光传播的方向与原子运动的方向相反,获得的动量将使原子的运动速度变慢。
如果另一个原子的运动方