Доплеровское охлаждение

Доплеровское охлаждение. Антистоксов механизм лазерного охлаждения будь то твёрдых тел, жидкостей или газов близко соотносится с техникой доплеровского охлаждения свободных атомов. Последняя в настоящее время является решающей при охлаждении разреженных газов до температуры конденсата Бозе-Эйнштейна [72. Идея этого метода, как уже указывалось, была впервые предложена для нейтральных атомов Т. В. Хинчем и А. Л. Шавловым и может быть понята на основе такого явления, как давление света нескольких пар противоположно распространяющихся лазерных лучей, направленных вдоль трёх взаимноперпендикулярных осей. Такое трансляционное охлаждение наблюдается при небольшой отстройке оптической частоты в сторону частот, меньших соответствующей частоты атомной линии поглощения, и тогда доплеровски сдвинутый свет излучения накачки оказывается в резонансе только с теми атомами, которые движутся в направлении данного лазерного источника, замедляя их. [c.45]

Исследование сверхтошсой структуры и изотопического сдвига в оптических спектрах требует применения спектральных приборов высокой разрешающей силы, таких, как интерферометр Фабри— Перо, а также специальных источников света, дающих узкие линии. Важное место среди них занимают разрядные трубки с охлаждаемым полым катодом. В этих трубках, особенно при охлаждении катода жидким азотом, достигается существенное снижение доплеровской ширины линий (см. задачу 17, 1). [c.72]

Ширина спектральных линий в полом катоде обусловлена в основном доплеровским уширением. Для его уменьшения прибегают к охлаждению катода. Вследствие выделения тепла при разряде температура газа внутри полости катода может быть заметно выше температуры его стенок. Для линий водородоподобных атомов, сильно подверженных эффекту Штарка, может оказаться существенным их уширение заряженными частицами в плазме. Резонансные линии элементов нередко испытывают уширение вследствие самопоглощения. (Об уширенин спектральных линий см. задачу 17 I.) [c.74]

Т. к. при А. л. в световую энергию переходит энергия теплового движения атомов, происходит охлаждение вещества (эффект оптич. охлаждения). Этот эффект становится существенным в разреженном газе при возбуждении фотолюминесценции лазерным излучением с Частотой, соответствующей д,т1инповолновой части доплеровского контура спектральной линии поглощения, Такие кванты благодаря эффекту Доплера будут поглощаться атомами, летящими навстречу лучу света при этом атомы получают имнульс квантов и тормозятся. При люминесценции эти атомы испускают кванты с частотой, соответствующей центру доплеровского контура линии, т. е. с большей энергией, чем кванты возбуждающего света. С помощью оптич. охлаждения за счёт А. л, можно понизить кииетич, энергию отд. ионов до величин, соответствующих те.чпературам до 10-4v [3]. [c.108]

Первые идеи лазерного охлаждения (и пленения) атомов возникли независимо в нескольких группах исследователей, занимавшихся проблемами нелинейной лазерной спектроскопии и созданием прецизионных стандартов частоты [1]. Многие недоумевали, как лазер, обладающий столь высокой яркостной температурой, способен не нагревать, а охлаждать вещество. Идею механического действия лазерного излучения на свободные атомы можно понять следующим образом. Доля медленных атомов в максвелловском распределении атомов по скоростям в пучке очень мала. Больше всего атомов со среднетепловой скоростью. Допустим, мы настроимся лазером в резонанс с этими атомами и направим фотонный пучок навстречу атомному пучку. Тогда, если частоту лазерной волны отстроить в красную сторону от центра атомного резонанса на величину полуширины доплеровской линии, то группа атомов вблизи резонансной скорости ку — — 1Улгз) < Г, где 2Г — однородная ширина атомного перехода, г лаз — частота лазера, г доп — частота центра доплеровски-уширенного перехода, V — скорость атомов) будет испытывать трение в потоке встречных фотонов, их скорость будет уменьшаться. При этом, очевидно, условие резонанса не будет нарушаться, если частоту поля повышать так, чтобы отстройка частоты отслеживала изменение доплеровского сдвига этой группы атомов, испытывающей действие силы светового трения [2. С энергетической точки зрения атомы поглощают низкоэнергетические фотоны, а затем, в среднем, изотропно излучают фотоны так, что испущенный свет уже не имеет доплеровского сдвига и, как следствие, большей частоты. Эта разница в энергиях фотонов представляет собой то количество теплоты, которое отбирается у атомов. [c.8]

Хэнш и Шавлов в 1975 г. [11] предложили схему радиационного охлаждения этих и подобных им ансамблей частиц путем использования эффекта резонансного светового давления. Дпя этого частота охлаждающего лазерного пучка должна быть настроена в длинноволновое ( красное ) крьшо доплеровски уширенной линии поглощения ансамбля частиц. Поскольку переизлучение света резонансной флуоресценции хаотически движущимися частицами происходит равномерно во все стороны, то форма линии этой флуоресценции является доплеровской с центральной частотой, [c.101]

Рис. 2.12. Деформащ1я доплеровски уширенного контура резонансного ансамбля атомов, свидетельствующая о его охлаждении (кривые 1-3), при селективном воздействии на него лазерного излучения с узкой спектральной линией, перестраивающе-ся от дальнего красного крыла (а) ближе к центру резонансной линии б, в)

Процесс охлаждения прекращается после того, как до1шеровская ширина резонансной линии ансамбля частиц становится меньше отстройки лазерной линии от центра перехода. Дальнейшего охлаждения можно достигнуть, перестраивая частоту лазерного излучения ближе к центру линии поглощения. Переброс частоты лазера в коротковолновое ( фиолетовое ) крьшо доплеровского контура, напротив, приводит к разогреву ансамбля частиц, [c.102]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...