雷射冷卻的原理是什麼?

時間 2021-05-30 19:23:14

1樓:野合孢子

首先雷射冷卻不是巨集觀尺度下的現象,基本上只是針對幾個原子。

在原子尺度下溫度的本質就是粒子的運動速度。雷射本身是電磁場,雖然無法精準控制一堆隨機運動的粒子,但是如果原子數量有限,還是可以通過各種電磁效應來控制,篩選特定粒子的。

最簡單的冷卻是利用都卜勒效應。粒子的電子軌道有特定波長的吸收峰。使用略高於吸收峰的波長,趨向紅移的粒子不會吸收光子,而趨向藍移的光子會吸收光子,並在該方向上減速。

隨後該原子向隨機方向釋放乙個同等波長的光子,重新獲得隨機方向的動能。在有限稀疏粒子(氣體)的環境下,這個釋放的光子很幾乎不會被別的別的例子再吸收。整體系統趨向於朝光源方向減速,導致溫度下降。

總結上面的那個都卜勒雷射冷卻系統,整體的動能是下降的。當然,在平衡條件下,紅移的粒子依然具有動能並通過各種途徑改變運動方向(例如彈性碰撞),所以都卜勒冷卻會達到乙個理論降溫極限,和吸收線寬成正比。同時你還有考慮周圍介質的導熱等問題,導致極限進一步上公升。

2樓:EnalsWorld

看過具體內容後,才知道題主進入了乙個誤區。

光子不是能量子,他不能被任何粒子吸收。我們的理論認為光子是能量子,並且可以被吸收,然後吸收光子的粒子發生能級躍遷。這應當是乙個錯誤的理論,以後這個錯誤應當會被糾正。

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