Teplota je fyzikální veličina, která udává stupeň tepla a chladu objektu. Mikroskopicky je to závažnost tepelného pohybu molekul objektu. Jak všichni víme, všechny molekuly a atomy kolem nás provádějí nepravidelný pohyb tepla, který se nikdy nezastaví. Podstatou našeho chlazení je snížení intenzity celkového tepelného pohybu těchto molekul nebo atomů, značení vláken laserovým strojem.
1. Velmi důležitou technologií při laserovém chlazení je technologie Doppler. Principem technologie Doppler chlazení je zablokovat tepelný pohyb atomů vyzařováním fotonů pomocí laseru a tento překážkový proces má snížit hybnost atomů. Uvědomil. Jak přesně laser sníží hybnost těchto atomů?
Za prvé, kvantová mechanika naznačuje, že atomy mohou absorbovat pouze fotony určité frekvence, čímž se mění jejich hybnost. Dopplerovský efekt naznačuje, že kmitočet se zvýší, když se vlnový zdroj přesune k pozorovateli a stane se nižší, když se zdroj vlny odvrátí od pozorovatele. Stejný závěr lze získat, když se pozorovatel pohybuje.
Stejně tak platí i pro atomy. Když směr pohybu atomu je opačný k pohybu fotonu, frekvence fotonu se zvětší a když směr pohybu atomu je stejný ve směru pohybu fotonu, bude fotonová frekvence pokles. Dalším principem fyziky je, že ačkoli světlo nemá statickou hmotu, má impuls. Pak kombinací výše uvedených fyzikálních vlastností můžeme vytvořit jednoduchý model laserového chlazení.
2. Frekvence laseru je nastavitelná v určitém rozsahu a když je frekvence laseru nastavena na frekvenci mírně nižší než frekvence atomu, je neočekávaný výsledek. K tomu dochází, když takový paprsek světla osvětluje určitý atom. Pokud se atom pohybuje směrem k laserovému paprsku, frekvence fotonu se zvětšuje díky dopplerovému efektu světla a frekvence původního fotonového laseru je jen o málo menší než absorpční frekvence atomu, potom je dopplerovský efekt jen že jo. Absorbovány atomy.
A tato absorpce se projevuje změnami hybnosti. Protože směr pohybu fotonu je proti směru pohybu atomu, poté, co foton narazí na atom, atom přechází do excitovaného stavu a hybnost klesá, takže kinetická energie také klesá. Pro atomy v jiných směrech pohybu se frekvence odpovídajících fotonů nezvyšuje, takže fotony v laserovém paprsku nemohou být absorbovány, takže neexistuje taková věc jako zvýšení hybnosti, což je stejné s ohledem na kinetickou energii .
Když používáme více laserů k osvětlení atomů z různých úhlů, klesá hybnost atomů v různých směrech pohybu a kinetická energie se snižuje. Vzhledem k tomu, že laser pouze snižuje hybnost atomu, po tomto procesu pokračuje na chvíli, hybnost většiny atomů dosáhne velmi nízké úrovně, čímž se dosáhne účelu chlazení.
Rozsah použití této technologie se však nejčastěji používá k atomovému chlazení a pro molekuly je obtížné ji ochladit na velmi nízkou teplotu. Nicméně ultracold molekuly jsou smysluplnější než ultracold atomy, protože jejich vlastnosti jsou složitější. V současné době jsou metody pro chlazení molekul spojeny s ultracoldovými bázovými atomy za vzniku dibázických molekul. Nedávno univerzita Yale ochladila fluorid stroncia (SrF) na několik stovek mikro-otevírá.
Dalším typem chlazení laserem, známým také jako chlazení fluorescence anti-Stokes, je nová koncepce chlazení, která se vyvíjí. Základním principem je efekt anti-Stokes, který využívá energetického rozdílu mezi rozptýlením a dopadajícími fotony pro dosažení chlazení. Efekt anti-Stokes je zvláštní účinek rozptylu, při kterém je rozptýlená vlnová délka fluorescenčních fotonů kratší než vlnová délka dopadajícího fotonu.
Proto je rozptylovací fluorescenční fotonová energie vyšší než dopadaná fotonová energie a proces lze jednoduše chápat jako: nízkoenergetický laserový foton se používá k excitaci luminiscenčního média, osvětlovací médium rozptýlí vysokoenergetické fotony a původní energie v luminiscenčním médiu je vyjmuta z média, které má být chlazeno. . Ve srovnání s tradičním způsobem chlazení zajišťuje laser funkci chlazení a rozptýlená fluorescence anti-Stokes je nosič tepla.
