基本介紹
- 中文名：雷射捕獲原子
- 外文名：laser capture atom
- 特徵：將原子限制在自由空間的小範圍內
工作原理,套用,
工作原理
原子在電磁場中會被感應產生一個電偶極矩。電磁場作用在原子上的力就是電磁場作用在這個感生電偶極矩上的力。光波頻率稍低於共振頻率時，電偶極矩力把原子拉向光強較強的區域；光波頻率稍高於共振頻率時，電偶極矩力將原子推向光強較弱的區域。若採用一束聚焦高斯光束捕獲原子，必須將光波的頻率調在略低於共振頻率處，這時電偶極矩力將原子拉向光束的焦點；若採用中空光束捕獲原子，則必須將光波頻率調在略高於共振頻率處，這時電偶極矩力將原子拉向光束的軸線。
為了捕獲飛行中的原子，除上述電偶極矩力外，還需要利用散射力。散射力來自原子吸收和發射光量子。原子吸收一個光量子後將獲得一個線動量ħk（ħ為約化普朗克常數，k為光波波矢）。在隨後原子自發輻射過程中，原子以等機率的方式在所有的方向上發射光量子，因此平均地自發輻射不使原子的動量產生變化。在一個吸收和自發輻射的循環過程中，原子獲得淨線動量ħk，因而就受到一個沿光波傳播方向的力。這個力可用來使飛行的原子減速。或者說，迎著光束方向飛行的原子，吸收了一個光子，就得到了光子的動量，原子相應減速。
將散射力和電偶極矩力結合起來就可捕獲飛行中的原子。在一個方向上需要利用兩束光：其中一束的傳播方向與原子的飛行的方向相反，頻率調在共振點，這束光通過上述散射力使原子減速；另一束光為高斯光束，頻率略低於共振頻率，這束光通過上述電偶極矩力將原子拉到焦點處。實驗時，在三個相互垂直的方向上都作上述安排，可以最終實現對原子的捕獲。
套用
雷射捕獲原子這一方法可用於原子致冷。
