Phân tích nguyên tắc làm mát bằng laser

Dec 24, 2020

Để lại lời nhắn

Mọi người đều biết rằng laser có các đặc điểm của directionality tốt và độ sáng cao. Chùm tia của nó tập trung ở một góc phát xạ rất nhỏ dọc theo trục (chỉ khoảng một phần mười độ). Ngoài ra, laser Q-switching và các công nghệ khác có thể làm giảm năng lượng laser Nén thành một xung rất hẹp (chẳng hạn như một nghìn tỷ giây), vì vậy nó có thể tỏa ra một lượng năng lượng rất lớn. Các laser trong ấn tượng của tôi là tất cả các kết nối với năng lượng cao. Trong thực tế, laser với năng lượng cao cũng có thể được sử dụng trong làm lạnh.

Ngay từ năm 1985, nhà vật lý người Mỹ gốc Hoa Zhu Diwen đã đóng băng thành công các nguyên tử bằng laser và giành giải Nobel Vật lý năm 1997. Trong thực tế, nguyên tắc làm mát bằng laser là giảm chuyển động nhiệt của các phân tử trong vật thể. Nhiệt độ của một vật thể có liên quan đến chuyển động nhiệt của các phân tử. Chuyển động phân tử càng mạnh, nhiệt độ của vật thể càng cao. Ngược lại, chuyển động phân tử chậm hơn, nhiệt độ của vật thể thấp hơn. Làm lạnh bằng laser đòi hỏi phải điều chỉnh chính xác laser. Hai chùm ánh sáng theo hướng ngược lại sau khi điều chỉnh được sử dụng. Khi một số lượng lớn photon đi vào bên trong vật thể, số lượng hạt laser khá lớn, làm cho các hạt trong vật thể đông đúc. Sau khi va chạm với một nguyên tử, quả bom sẽ lấy đi một phần năng lượng và hủy bỏ động năng của chính nguyên tử phân tử, khiến nguyên tử phân tử không thể "di chuyển ngẫu nhiên" như trước, do đó làm giảm chuyển động nhiệt của phân tử, do đó làm giảm nhiệt độ của vật thể.

Tốc độ của nguyên tử của một vật thể thường là khoảng 500 mét mỗi giây. Trong một thời gian dài, các nhà khoa học đã tìm cách để làm cho các nguyên tử tương đối văn phòng phẩm. Zhu Diwen sử dụng ba laser vuông góc lẫn nhau để chiếu xạ các nguyên tử từ mọi khía cạnh, để các nguyên tử bị mắc kẹt trong đại dương của photon, và chuyển động của chúng liên tục bị cản trở và chậm lại. Hiệu ứng này của laser được gọi là "keo quang học". Trong thí nghiệm, các nguyên tử "dính" có thể giảm xuống nhiệt độ thấp gần bằng không tuyệt đối (-273,15 ° C).

Làm mát bằng laser có thể loại bỏ sự thay đổi tần số Doppler đầu tiên và thứ hai để thiết lập một tham chiếu tần số tốt hơn. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với thời gian, đo lường chính xác và điều hướng. Hiện nay, công nghệ làm lạnh laser có các ứng dụng quan trọng trên ba cấp độ của các tế bào sinh học, ti thể và nhiễm sắc thể. Nó cũng được sử dụng trong vật lý vật chất ngưng tụ, đài phun nước nguyên tử, đồng hồ nguyên tử, giao thoa kế nguyên tử và thạch bản nguyên tử.