Teplota je fyzikálne množstvo, ktoré udáva stupeň tepla a chladu objektu. Mikroskopicky je to závažnosť tepelného pohybu molekúl objektu. Ako všetci vieme, všetky molekuly a atómy okolo nás vykonávajú nepravidelný pohyb tepla, ktorý sa nikdy nezastaví. Podstatou nášho chladenia je zníženie intenzity celkového tepelného pohybu týchto molekúl alebo atómov, vláknový laserový značkovací stroj.
1. Veľmi dôležitou technológiou pri laserovom chladení je technológia Doppler. Princíp technológie Dopplerovho chladenia je zablokovať tepelný pohyb atómov tým, že emituje fotóny laserom, a tento prekážkový proces je zníženie hybnosti atómov. Realizovaný. Takže, ako presne laser redukuje hybnosť týchto atómov?
Po prvé, kvantová mechanika naznačuje, že atómy môžu absorbovať iba fotóny s určitou frekvenciou, a tým meniť ich hybnosť. Dopplerovský efekt naznačuje, že frekvencia sa stáva vyššou, keď sa zdroj vlny posúva smerom k pozorovateľovi a stane sa nižší, keď sa zdroj vlny posunie od pozorovateľa. Rovnaký záver možno dosiahnuť, ak sa pozorovateľ pohybuje.
Podobne platí to isté pre atómy. Keď je smer pohybu atómu oproti pohybu fotónu, frekvencia fotónu sa zvýši a keď je smer pohybu atómu rovnaký v smere pohybu fotónu, bude fotónová frekvencia klesať. Ďalšou zásadou fyziky je, že aj keď svetlo nemá statickú hmotnosť, má dynamiku. Potom kombináciou vyššie uvedených fyzikálnych vlastností môžeme vytvoriť jednoduchý model laserového chladenia.
2. Frekvencia laseru je nastaviteľná v určitom rozmedzí a keď je frekvencia laseru nastavená na frekvenciu mierne nižšiu ako frekvencia atómu, existuje neočakávaný výsledok. K tomu dochádza, keď takýto lúč svetla osvetľuje určitý atóm. Ak sa atóm posúva smerom k laserovému lúču, frekvencia fotónu sa zvyšuje v dôsledku dopplerovského efektu svetla a frekvencia pôvodného laserového fotónu je len o niečo nižšia ako absorbovateľná frekvencia atómu, potom je dopplerovský efekt správny. Absorbovaný atómmi.
A táto absorpcia sa prejavuje zmenami hybnosti. Pretože smer pohybu fotónu je opačný voči smeru pohybu atómu, potom, čo sa fotón zrazí s atómom, atóm prechádza do excitovaného stavu a hybnosť klesá, takže aj kinetická energia klesá. Pre atómy v iných smeroch pohybu sa frekvencia zodpovedajúcich fotónov nezvyšuje, takže fotóny v laserovom lúči nemôžu byť absorbované, takže neexistuje žiadna taká vec ako zvýšenie hybnosti, čo je rovnaké vzhľadom na kinetickú energiu ,
Keď používame viac laseri na osvetlenie atómov z rôznych uhlov, hybnosť atómov v rôznych smeroch pohybu klesá a kinetická energia klesá. Pretože laser len znižuje hybnosť atómov, po tomto procese pokračuje na chvíľu, hybnosť väčšiny atómov dosiahne veľmi nízku úroveň, čím sa dosiahne účel chladenia.
Oblasť použitia tejto technológie sa však väčšinou používa na atómové chladenie a pre molekuly je ťažké ho ochladiť na veľmi nízku teplotu. Avšak ultracold molekuly sú viac zmysluplné ako ultracold atómy, pretože ich vlastnosti sú zložitejšie. V súčasnej dobe sú metódy chladenia molekúl kombinované s ultracoldovými bázickými atómami za vzniku dvojsýtnych molekúl. Nedávno Yale University ochladil fluorid stroncia (SrF) na niekoľko stoviek mikro-otvorov.
Ďalším typom chladenia laserom, známym aj ako chladenie proti stokesovej fluorescencii, je nová koncepcia chladenia, ktorá sa vyvíja. Základným princípom je efekt anti-Stokes, ktorý využíva energetický rozdiel medzi rozptýlením a dopadajúcimi fotónmi na dosiahnutie chladenia. Anti-Stokesov efekt je špeciálny rozptylový efekt, pri ktorom je rozptýlená vlnová dĺžka fluorescenčných fotónov kratšia ako vlnová dĺžka dopadajúcich fotónov.
Preto je rozptýlená fluorescenčná fotónová energia vyššia než dopadajúca fotónová energia a proces možno jednoducho chápať ako: nízkoenergetický laserový fotón sa používa na excitáciu luminiscenčného média, osvetľovacie médium rozptýli vysokoenergetické fotóny a originál energia v luminiscenčnom médiu sa vyberie z média, ktoré sa má ochladiť. , V porovnaní s tradičným spôsobom chladenia poskytuje laser funkciu poskytovania chladiaceho výkonu a rozptýlená fluorescencia anti-Stokes je nosič tepla.
