激光冷卻技術是怎麼來的

⑴ 為什麼激光可以冷卻東西

激光冷卻技術的原理可以這樣說明:
激光束a和激光束b相向傳播,光的頻率相同,都略低於原子吸收光譜線的中心頻率,即比原子的共振吸收頻率低一些.現在考慮一個往右方運動的原子A,這個原子是迎著激光束b運動的,根據多普勒效應,這個原子感受到的激光束b的頻率升高,即激光束b的頻率進一步接近了原子的共振吸收峰值的位置.原子從激光束b吸收光子的幾率增大.這個原子的運動方向和激光束a的傳播方向相同,所以它感受到激光束a的頻率減小,根據多普勒效應,這個原子感受到的激光束a的頻率降低,即激光束a的頻率進一步遠離了原子的共振吸收峰值的位置,原子從激光束a吸收光子的幾率減小.著意味著原子A將受到把它往左推的作用力,阻止它往右運動,即原子A的速度減慢.同樣,圖中向左運動的原子B將受到激光束a的推力,阻止它向左運動,運動速度也減慢.那麼,用上下,左右,前後三對這樣的激光束,就可以讓朝各個方向運動的原子都減慢運動速度.而物體的溫度正是由物體分子平均動能的標志,所以這種方法能夠達到製冷的目的.目前,用這個辦法已經可以把原子冷卻到微開.

當原子在頻率略低於原子躍遷能級差且相向傳播的一對激光束中運動時，由於多普勒效應，原子傾向於吸收與原子運動方向相反的光子，而對與其相同方向行進的光子吸收幾率較小;吸收後的光子將各向同性地自發輻射。平均地看來，兩束激光的凈作用是產生一個與原子運動方向相反的阻尼力，從而使原子的運動減緩(即冷卻下來)。

也就是說,激光冷卻是利用光壓改變原子速度的技術

⑵ 請問 激光冷卻法 的原理

激光冷卻
只說原理 激光冷卻法的基本原理是 光壓 在光的傳播路徑上會對物質產生一定壓力 稱之為 光壓 在進行冷卻的時候用多束激光從不同方向照射目標體 使其粒子受到光壓的作用 以阻止其熱振動 以打到冷卻的效果 激光冷卻法是現在最先進的冷卻方法之一 可以打到非常接近絕對零度的超低溫

眾所周知，激光是高功率的光束，它能產生高溫，因而有激光手術、激光焊接等應用。但是激光居然還能用來冷卻，而且可以冷卻到絕對溫度百萬分之一度以下，卻似乎有點不太好理解。
激光冷卻涉及到多個物理原理，概括起來主要有光的多普勒效應、原子能級量子化、光具有動量。另外，激光的高度單色性和可調激光技術也非常重要。
光的多普勒效應是指，如果你迎著光源的方向運動，觀察到光的頻率將會增加；如果背離光源方向運動，觀察到的光的頻率將會降低。
原子可以吸收電磁輻射的能量，使其本身的能量升高；也可以釋放出電磁輻射，同時自身的能量降低。原子的能級量子化，是指原子只能吸收和放出某些特定頻率的電磁波。按量子理論，電磁波的能量只能以某種不可分割的單位--能量子--與別的物質相作用。而每一份能量子所含的能量正比電磁波的頻率，所以，只吸收和釋放某些特定頻率的電磁波，就意味著原子的能量只能取某些特定的值，故稱為能級量子化。
光與其它實物粒子一樣，也具有動量。當一個原子吸收一份電磁波的能量子(即光子)時，它同時也獲得了一定的動量。光的動量與光的波長成反比，方向與光的傳播方向相一致。
現在假設某種原子只吸收頻率為f0的電磁波。如果我們把激光的頻率調在略小於f0的頻率上(可調激光技術可以讓我們精確地調節所需激光的頻率)，並把這樣一束激光射在由那種原子組成的樣品上，將會發生什麼現象呢？
我們知道，在高於絕對零度的任何溫度下，組成樣品的原子都在作無規則的熱運動。當其中某個原子的運動方向指向激光的光源時，由於多普勒效應，在這個原子看來激光的頻率會略高一些。因為我們把激光的頻率調在略低於f0，多普勒效應可以使得飛向光源方向的原子看到的激光頻率正好等於f0。這樣，這個原子就有可能吸收激光的能量。在它吸收能量時，它同時也獲得了動量。由於激光傳播的方向與原子運動的方向相反，獲得的動量將使原子的運動速度變慢。
如果另一個原子的運動方向背離激光的光源時，由於多普勒效應，這個原子看到的激光頻率將降低，這樣將更加遠離它能吸收的電磁波的頻率，所以這個原子不會吸收激光的能量，也不會從激光那裡獲得使它加速的動量。
如果我們多設置幾個激光源，從多個方向照射那個樣品。那麼按上面的分析，無論樣品的原子往哪個方向運動，它都只吸收迎面而來的激光，因而其運動速度總是被降低。這些原子就好象處在粘稠的糖漿中，它的運動一直受到阻撓，直到幾乎完全停止。所以激光冷卻裝置又被稱為「光學糖漿」。
這樣，在激光的照射下，組成樣品的原子的熱運動速度不斷降低，它的溫度也就不斷地降低。那麼用這種辦法有沒有可能達到絕對零度呢？答案是否定的。因為樣品原子在吸收了光子之後，其自身能級將升高，因而並不穩定。它會再次釋放光子，使自己處於更穩定的狀態。釋放光子時，它也會失去一部分動量，從而產生相反方向的加速。釋放光子的方向是隨機的，所以在長期平均來看，它並不產生凈的加速。但是它畢竟使原子獲得了隨機的瞬間速度，這本身也是一種熱運動，所以要達到絕對零度是不可能的。只是這種熱運動的幅度很小，其對應的溫度對大多數原子來講在千分之一開以下。

激光製冷
大家都知道激光有亮度高的特點,利用這個特點可以在極短的時間內在極小的范圍內使被激光照射的物體接受到極高的能量.用這種技術可以進行金屬焊接和施行人體手術等.而現在科學家們還能利用激光製冷,並把研究對象的溫度降低到只有幾微開(10-6K),已經非常接近絕對零度了.
激光冷卻技術的原理可以用右圖說明.圖中激光束a和激光束b相向傳播,光的頻率相同,都略低於原子吸收光譜線的中心頻率,即比原子的共振吸收頻率低一些.現在考慮一個往右方運動的原子A,這個原子是迎著激光束b運動的,根據多普勒效應,這個原子感受到的激光束b的頻率升高,即激光束b的頻率進一步接近了原子的共振吸收峰值的位置.原子從激光束b吸收光子的幾率增大.這個原子的運動方向和激光束a的傳播方向相同,所以它感受到激光束a的頻率減小,根據多普勒效應,這個原子感受到的激光束a的頻率降低,即激光束a的頻率進一步遠離了原子的共振吸收峰值的位置,原子從激光束a吸收光子的幾率減小.著意味著原子A將受到把它往左推的作用力,阻止它往右運動,即原子A的速度減慢.同樣,圖中向左運動的原子B將受到激光束a的推力,阻止它向左運動,運動速度也減慢.那麼,用上下,左右,前後三對這樣的激光束,就可以讓朝各個方向運動的原子都減慢運動速度.而物體的溫度正是由物體分子平均動能的標志,所以這種方法能夠達到製冷的目的.目前,用這個辦法已經可以把原子冷卻到微開.

⑶ 激光冷卻是如何實現的

激光製冷是可以使一蔟原子冷卻到10的負9次方開的一種技術,是目前(我在2003年看見報道)最高的製冷技術,具體的機理很復雜,我也不是很懂,需要一些熱力學統計物理,激光物理和原子物理的知識,這需要參閱相關的書才能具體理解.
大致的圖象是,把金屬鈉汽化後從一個孔噴出來,然後用一束特定的激光作用,鈉原子可以向它行進方向輻射光子,這種反沖作用可以使它進一步減速至接近速度為0

⑷ 激光冷卻的理論發展

人們發現，當原子在頻率略低於原子躍遷能級差且相向傳播的一對激光束中運動時，由於多普勒效應，原子傾向於吸收與原子運動方向相反的光子，而對與其相同方向行進的光子吸收幾率較小;吸收後的光子將各向同性地自發輻射。平均地看來，兩束激光的凈作用是產生一個與原子運動方向相反的阻尼力，從而使原子的運動減緩(即冷卻下來)。1985年美國國家標准與技術研究院的菲利浦斯(willam D.Phillips)和斯坦福大學的朱棣文(Steven Chu)首先實現了激光冷卻原子的實驗，並得到了極低溫度(24nK)的鈉原子氣體。他們進一步用三維激光束形成磁光阱將原子囚禁在一個空間的小區域中加以冷卻，獲得了更低溫度的光學粘膠。之後，許多激光冷卻的新方法不斷涌現，其中較著名的有速度選擇相干布居囚禁和拉曼冷卻，前者由法國巴黎高等師范學院的柯亨-達諾基(Claud Cohen-Tannodji)提出，後者由朱棣文提出，他們利用這種技術分別獲得了低於光子反沖極限的極低溫度。此後，人們還發展了磁場和激光相結合的一系列冷卻技術，其中包括偏振梯度冷卻、磁感應冷卻等等。朱棣文、柯亨-達諾基和菲利浦斯三人也因此而獲得了1997年諾貝爾物理學獎。

⑸ 絕對零度為何達不到，激光冷卻是怎麼回事

你問的是我碩士的論文哦。要回答這個問題，首先要知道溫度是個宏觀感念。它指的是一個物體宏觀的一個屬性。宏觀的溫度在微觀上指的是粒子運動的快慢。也就是說，組成物質的粒子運動越快，那這個物體的溫度就高，反之就越低。物體是有很多很多個粒子組成，誰能保證每個粒子都不運動。粒子都不運動的時候，叫做絕對零度。既然不能保證每個粒子都不運動，那麼絕對零度就達不到。激光冷卻有很多方法：多普勒冷卻，蒸發冷卻，速度選擇相干布局捕陷等。但所有的方法只有一個目的，就是把激光做成鑷子，物理學中叫做光學鑷子。用這個鑷子夾住微粒不讓它動。越來越多的粒子被夾住，那麼物體的溫度就降下來了。這就是激光冷卻。

⑹ 激光製冷的基本原理

激光為什麼能製冷呢？原來，物體的原子總是在不停地做無規則運動，這實際上就是表示物體溫度高低的熱運動，即原子運動越激烈，物體溫度越高；反之，溫度就越低。所以，只要降低原子運動速度，就能降低物體溫度。激光製冷的原理就是利用大量的光子阻礙原子運動，使其減速，從而降低了物體溫度。
物體原子運動的速度通常在約每秒500米左右。長期以來，科學家一直在尋找使原子相對靜止的方法。朱棣文採用三束相互垂直的激光，從各個方面對原子進行照射，使原子陷於光子海洋中，運動不斷受到阻礙而減速。激光的這種作用被形象地稱為「光學粘膠」。在試驗中，被「粘」住的原子可以降到幾乎接近絕對零度的低溫。

⑺ 激光加熱和冷卻問題

激光給物體加熱主要是由於激光具有很高的能量，當激光照射到物體是，光能轉化成熱能被物體吸收產生熱。
激光冷卻原子的基本原理是激光與原子相互作用過程中，光與原子間的動量交換。通過動量交換實現控制原子，降低原子原子的動能。在相向傳播的激光場中，作用激光的頻率略低於原子的共振頻率，與原子運動方向相反的激光束與原子發生共振，產生一種阻礙原子運動的阻力。這個過程即可稱為原子冷卻。

⑻ 激光降溫的原理

激光降溫，也就是激光冷卻，原理比較復雜：
激光冷卻涉及到多個物理原理，概括起來主要有光的多普勒效應、原子能級量子化、光具有動量。另外，激光的高度單色性和可調激光技術也非常重要。
光的多普勒效應是指，如果你迎著光源的方向運動，觀察到光的頻率將會增加；如果背離光源方向運動，觀察到的光的頻率將會降低。
原子可以吸收電磁輻射的能量，使其本身的能量升高；也可以釋放出電磁輻射，同時自身的能量降低。原子的能級量子化，是指原子只能吸收和放出某些特定頻率的電磁波。按量子理論，電磁波的能量只能以某種不可分割的單位--能量子--與別的物質相作用。而每一份能量子所含的能量正比電磁波的頻率，所以，只吸收和釋放某些特定頻率的電磁波，就意味著原子的能量只能取某些特定的值，故稱為能級量子化。
光與其它實物粒子一樣，也具有動量。當一個原子吸收一份電磁波的能量子(即光子)時，它同時也獲得了一定的動量。光的動量與光的波長成反比，方向與光的傳播方向相一致。
現在假設某種原子只吸收頻率為f0的電磁波。如果我們把激光的頻率調在略小於f0的頻率上(可調激光技術可以讓我們精確地調節所需激光的頻率)，並把這樣一束激光射在由那種原子組成的樣品上，將會發生什麼現象呢？
我們知道，在高於絕對零度的任何溫度下，組成樣品的原子都在作無規則的熱運動。當其中某個原子的運動方向指向激光的光源時，由於多普勒效應，在這個原子看來激光的頻率會略高一些。因為我們把激光的頻率調在略低於f0，多普勒效應可以使得飛向光源方向的原子看到的激光頻率正好等於f0。這樣，這個原子就有可能吸收激光的能量。在它吸收能量時，它同時也獲得了動量。由於激光傳播的方向與原子運動的方向相反，獲得的動量將使原子的運動速度變慢。
如果另一個原子的運動方向背離激光的光源時，由於多普勒效應，這個原子看到的激光頻率將降低，這樣將更加遠離它能吸收的電磁波的頻率，所以這個原子不會吸收激光的能量，也不會從激光那裡獲得使它加速的動量。
如果我們多設置幾個激光源，從多個方向照射那個樣品。那麼按上面的分析，無論樣品的原子往哪個方向運動，它都只吸收迎面而來的激光，因而其運動速度總是被降低。這些原子就好象處在粘稠的糖漿中，它的運動一直受到阻撓，直到幾乎完全停止。所以激光冷卻裝置又被稱為「光學糖漿」。
這樣，在激光的照射下，組成樣品的原子的熱運動速度不斷降低，它的溫度也就不斷地降低。那麼用這種辦法有沒有可能達到絕對零度呢？答案是否定的。因為樣品原子在吸收了光子之後，其自身能級將升高，因而並不穩定。它會再次釋放光子，使自己處於更穩定的狀態。釋放光子時，它也會失去一部分動量，從而產生相反方向的加速。釋放光子的方向是隨機的，所以在長期平均來看，它並不產生凈的加速。但是它畢竟使原子獲得了隨機的瞬間速度，這本身也是一種熱運動，所以要達到絕對零度是不可能的。只是這種熱運動的幅度很小，其對應的溫度對大多數原子來講在千分之一開以下。

⑼ 什麼是「激光冷卻」技術呢

科學家為我們打了個通俗的比方：一個行進中的小球速度非常快，快得你無法看清它，當然就更談不上研究它，你如果用高壓水槍迎面噴出一股水柱，只要力量相當，它就可以相對靜止下來，讓它懸浮在空中，你想怎麼看就怎麼看，讓你看個夠。這可是一個了不得的成就，這項成就，可使科學家在前人所無法到達的領域內操控物質，這項成果可以進一步發展太空導航系統，能夠更准確進行地面衛星定位，利用這一技術製造更精確的原子鍾，還可用這一技術製造原子激光束來測定萬有引力。為此，朱棣文從1976年起整整艱辛奮鬥了20年的時間！

⑽ 水冷激光技術是什麼

水冷激光技術其實就是為激光器配套製冷系統，目前市面上一般會使用冷水機作為激光器的冷卻系統，主要是由於冷水機的成本較低、而且製冷效果穩定良好容易操作。由於激光器在運行過程中，會產生一定的熱量，若不及時通過冷水機進行水循環帶走，長時間運行下，會導致激光器腔體熱變形，影響出光質量、切割精度以及其使用壽命。針對不同的激光器，可以配套不同配置的冷水機，如光纖激光器，可以配套雙溫雙泵冷水機對其進行冷卻降溫。