1樓：Wang Jie
看了一樓答案，總結下，就是相對運動的原子會降低速度(碰撞理解吧！不那麼準確，準確說法跟能級有關)。利用都卜勒原理，低頻於原子的光打到相對運動原子上，原子感受到同等或高頻率的光能量(都卜勒藍移)，故而能降低能量。
同向運動的原子感受光的能量會更低(都卜勒紅移)，不會有加速作用。高頻光不行，因為會加速原子運動，不是製冷了。
2樓：
目前還沒有參與實際的研究工作，了解的關於雷射致冷、冷原子的東西還比較淺，不是很深刻的那種，但還是認為對於初步了解其物理影象還是有用的。
目錄：一、溫度的概念
二、雷射致冷的基本過程(都卜勒冷卻)
三、獲得冷原子的幾種方法(塞曼減速、光學黏團等)
四、雷射冷卻的應用
一、溫度的概念
一般來說,雷射製冷的物質處於蒸汽團(現在也有一些前沿小組能把氟化物等固體製冷，但都是出於真空狀態).
在蒸汽狀態下,溫度是指分子運動速度快慢,如果分子/原子蒸汽團的運動速度為0,則達到絕對零度.
( 為玻爾茲曼常數， 是熱力學溫度，等式左邊為分子平均動能)
所以雷射致冷的物理意義即把分子/原子蒸汽團的運動速度降低。
二、雷射致冷的基本過程
一般致冷使用的雷射是相對原子躍遷頻率是負失諧的，就是說雷射的頻率稍稍低於原子的某個躍遷頻率。
Doppler Cooling
當原子靜止不動時，由於雷射的頻率稍低，原子無法吸收光子，無影響。
當原子與雷射運動方向相同時，由於都卜勒效應，原子感受到的頻率紅移，更加無法吸收光子，也無影響。
當原子與雷射相向運動時，由於都卜勒效應，原子吸收光子，速度減慢，再向任意方向輻射乙個光子，經過這個過程後原子速度減慢。
這個過程有兩個結論：原子只能吸收相向運動的光子，而相同方向運動的光子無法被吸收，即無法被加熱。在最終向任意方向釋放光子後會有反衝動量，因此使用都卜勒冷卻會存在反衝極限。
同時也存在著幾個問題：
1、隨著原子不斷減速，都卜勒效應產生的藍移量不斷減小，如果雷射頻率不變，則無法被繼續減速.
2、原子能級內部存在著「暗態」。當原子不斷被減速，處於暗態的原子數持續積累，無法吸收光子。
三、冷原子的獲得方法
1、塞曼減速
上面提到了原子不斷減速後，都卜勒效應的藍移量不斷減小，因此在實驗上有兩種處理方法。
一種是改變雷射頻率以匹配不斷減小的藍移量。另一種就是利用塞曼效應(或其他)改變原子能級以匹配不斷減小的藍移量。
Zeeman Slower
W. D. Phillips小組在2023年利用塞曼減速器得到了被減速40%的原子團(原子團的速度是乙個速率分布，並不是集中在某乙個小範圍內)
2.光學黏團
Optical Molasses
上圖是2023年朱棣文老師小組所作的工作，用六束雷射獲得了240μK的「光學黏團」
3.磁光阱
在光學黏團的基礎上增加一對反向的亥姆霍茲線圈產生磁四極場。
在塞曼效應的作用下，當原子遠離阱的中心時，原子更易吸收指向中心光子而減速，驅動原子始終向中心減速。
四、雷射冷卻的應用
首先冷原子由於其運動速度小，在此基礎上有原子頻標(原子鐘)、BEC、原子結構精密測量等
由於冷原子運動速度小，其德布羅意波長較長，在此基礎上有基於冷原子干涉的陀螺儀、冷原子束刻蝕等。
目前比較新的乙個熱點是基於冷原子的自由電子雷射，即硬X射線雷射，用冷原子製備出相干電子源，大大簡化裝置的體積。
五、參考文獻
1. [Rev.Mod.Phys].1998 S Chu. The manipulation of neutral particles
2. [Rev.Mod.Phys].1998.C Cohen-Tannoudji. Manipulating atoms with photons
4. [Phys.Rev.Lett].1982. Laser Deceleration of an Atomic Beam.W Phillips
5. [Phys.Rev.
Lett].1985.S Chu.
Three-Dimensional Viscous Confinement and Cooling of Atoms by Resonance Radiation Pressure
8. [InterView].2015.How cold atoms got hot, an interview with William Phillips
9. 原子的雷射冷卻與陷俘.王義遒
3樓：
既然題主是高中生就用乙個你能理解的解釋吧，你應該知道光是有動量的，四面八方來的雷射與粒子碰撞，你也知道熱就是分子的無規則運動吧，用不斷碰撞的方法降低粒子的運動速度，就是比較直觀的解釋，當然，這個解釋很不嚴謹很不科學，只是說明一下原理
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