Die Temperatur ist die physikalische Größe, die den Grad der Wärme und Kälte eines Objekts angibt. Mikroskopisch ist dies die Schwere der thermischen Bewegung der Moleküle eines Objekts. Wie wir alle wissen, führen alle Moleküle und Atome um uns herum die unregelmäßige Wärmebewegung aus, die niemals aufhört. Die Essenz unserer Kühlung besteht darin, die Intensität der gesamten thermischen Bewegung dieser Moleküle oder Atome, der Faserlasermarkiermaschine, zu reduzieren.
1. Eine sehr wichtige Technologie bei der Laserkühlung ist die Doppler-Kühltechnologie. Das Prinzip der Doppler-Kühltechnologie besteht darin, die thermische Bewegung von Atomen durch Emittieren von Photonen durch Laser zu blockieren, und dieser Hinderungsprozess besteht darin, den Impuls von Atomen zu reduzieren. Erkannte. Wie genau reduziert der Laser also den Impuls dieser Atome?
Erstens legt die Quantenmechanik nahe, dass Atome nur Photonen einer bestimmten Frequenz absorbieren können, wodurch sich ihr Impuls ändert. Der Doppler-Effekt zeigt an, dass die Frequenz höher wird, wenn sich die Wellenquelle auf den Beobachter zu bewegt, und niedriger wird, wenn sich die Wellenquelle vom Beobachter weg bewegt. Die gleiche Schlussfolgerung kann erhalten werden, wenn sich der Beobachter bewegt.
Gleiches gilt für Atome. Wenn die Bewegungsrichtung des Atoms der Bewegung des Photons entgegengesetzt ist, erhöht sich die Frequenz des Photons, und wenn die Bewegungsrichtung des Atoms in Bewegungsrichtung des Photons gleich ist, wird die Photonenfrequenz verringern. Ein anderes Prinzip der Physik ist, dass Licht zwar keine statische Masse hat, aber einen Impuls hat. Durch Kombinieren der oben genannten physikalischen Eigenschaften können wir ein einfaches Modell der Laserkühlung erstellen.
2. Die Frequenz des Lasers ist innerhalb eines bestimmten Bereichs einstellbar. Wenn die Frequenz des Lasers auf eine etwas niedrigere Frequenz als die eines Atoms eingestellt wird, kommt es zu einem unerwarteten Ergebnis. Dies geschieht, wenn ein solcher Lichtstrahl ein bestimmtes Atom beleuchtet. Wenn sich das Atom in Richtung des Laserstrahls bewegt, steigt die Frequenz des Photons aufgrund des Dopplereffekts des Lichts an und ist die Frequenz des ursprünglichen Laserphotons nur geringfügig kleiner als die absorbierbare Frequenz des Atoms, dann ist der Dopplereffekt gerade Recht. Von Atomen aufgenommen.
Und diese Absorption manifestiert sich durch Impulsänderungen. Da die Bewegungsrichtung des Photons der Bewegungsrichtung des Atoms entgegengesetzt ist, geht das Atom nach der Kollision des Photons mit dem Atom in den angeregten Zustand über und der Impuls nimmt ab, so dass auch die kinetische Energie abnimmt. Für Atome in anderen Bewegungsrichtungen steigt die Frequenz der entsprechenden Photonen nicht an, so dass die Photonen im Laserstrahl nicht absorbiert werden können, so dass es keinen Impulsanstieg gibt, der in Bezug auf die kinetische Energie derselbe ist .
Wenn wir mehrere Laser verwenden, um Atome aus verschiedenen Winkeln zu beleuchten, nimmt der Impuls der Atome in verschiedenen Bewegungsrichtungen und die kinetische Energie ab. Da der Laser nur den Impuls des Atoms reduziert, wird der Impuls der meisten Atome nach einer gewissen Zeit des Prozesses einen sehr niedrigen Wert erreichen, wodurch der Zweck der Kühlung erreicht wird.
Der Anwendungsbereich dieser Technologie wird jedoch meist für die Atomkühlung eingesetzt, und für Moleküle ist es schwierig, sie auf extrem niedrige Temperaturen zu kühlen. Ultrakalte Moleküle sind jedoch bedeutungsvoller als ultrakalte Atome, da ihre Eigenschaften komplexer sind. Gegenwärtig besteht das Verfahren zum Abkühlen von Molekülen darin, ultrakalte Basenatome zu kombinieren, um zweibasische Moleküle herzustellen. Vor nicht allzu langer Zeit kühlte die Yale University das Strontiumfluorid (SrF) auf einige hundert Mikroöffnungen ab.
Eine andere Art der Laserkühlung, auch als Anti-Stokes-Fluoreszenzkühlung bekannt, ist ein neues Kühlkonzept, das sich weiterentwickelt. Das Grundprinzip ist der Anti-Stokes-Effekt, bei dem die Energiedifferenz zwischen streuenden und einfallenden Photonen zur Kühlung verwendet wird. Der Anti-Stokes-Effekt ist ein spezieller Streueffekt, bei dem die Wellenlänge des gestreuten Fluoreszenzphotons kürzer ist als die Wellenlänge des einfallenden Photons.
Daher ist die streuende fluoreszierende Photonenenergie höher als die einfallende Photonenenergie, und der Prozess kann einfach verstanden werden als: das energiearme Laserphoton wird verwendet, um das Lumineszenzmedium anzuregen, das Beleuchtungsmedium streut hochenergetische Photonen und das Original Energie aus dem Leuchtmedium wird dem zu kühlenden Medium entnommen. . Verglichen mit dem herkömmlichen Kühlverfahren bietet der Laser die Funktion der Bereitstellung von Kühlleistung, und die gestreute Anti-Stokes-Fluoreszenz ist der Wärmeträger.
