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光纤激光打标机的激光制冷原理分析

2019-4-20 返回列表

   温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。众所周知,我们周围的一切分子和原子都在进行着永不停息的无规则的热运动。而我们制冷的实质就是降低这些分子或原子的总体上的热运动的剧烈程度,光纤激光打标机。
  
  1、激光制冷中的一个很重要的技术就是多普勒冷却技术,多普勒冷却技术的原理就是通过激光发出光子来阻碍原子的热运动,而这个阻碍过程则是通过减小原子的动量来实现的。那么,激光究竟是如何来减小这些原子的动量呢?
  
  首先,量子力学提出,原子只能吸收特定频率的光子,从而改变其动量。多普勒效应指出,波在波源移向观察者时频率变高,而在波源远离观察者时频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。
  
   同样,对于原子也是如此,当原子的运动方向与光子运动相反时,则此光子的频率将增大,而当原子运动方向于此光子运动方向相同时,则此光子频率将减小。然后的话,另一个物理学原理就是光虽然没有静质量,但其具有动量。那么综合以上几个个物理学特性,我们就能构建出激光冷却的简单模型。
  
  2、激光器的频率在一定范围内是可调的,而把激光器的频率调至略低于某原子的可以吸收的频率时,就会有意想不到的结果。当用这样一束光照射某一特定的原子时,就会发生这样的情况。如果原子是向着激光束运动时,由于光的多普勒效应,则光子的频率增加,而原来激光光子的频率刚好是略小于原子的可吸收的频率,则此时由于多普勒效应则刚好被原子吸收。
  
   而这一吸收表现为动量改变。因为光子的运动方向与原子的运动方向相反,则在光子与原子碰撞之后,原子跃迁到激发态,并且动量减小,故动能也随之减小。而对于其他运动方向的原子,则其对应的光子的频率不会增加,所以不能吸收激光束中的光子,所以也不会有动量增加这一现象的发生,相对于动能来讲也是一样。
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