激光的制冷效应

2006/5/16/8:49来源:中国光学光电子行业论坛
    自激光问世以来,人们大都只注意到了激光的热效应,如利用激光产生的高温打孔、焊接、切割钢板、打飞机、打坦克等,甚至还可以用激光产生更高的温度激发核聚变。但是,激光也可以制冷,这令不少人感到意外。其实,早在1985年,美国华裔物理学家朱棣文就成功地用激光冷冻了原子,从而荣获1997年的诺贝尔物理学奖。 

  激光为什么能制冷呢?原来,物体的原子总是在不停地做无规则运动,这实际上就是表示物体温度高低的热运动,即原子运动越激烈,物体温度越高;反之,温度就越低。所以,只要降低原子运动速度,就能降低物体温度。激光制冷的原理就是利用大量的光子阻碍原子运动,使其减速,从而降低了物体温度。 

  物体原子运动的速度通常在约每秒500米左右。速度如此之快,使科学家一直难以对它进行更深入的观察和研究。长期以来,科学家一直在寻找使原子相对静止下来的方法。朱棣文采用三束相互垂直的激光,从各个方面对原子进行照射,使原子陷于光子海洋中,运动不断受到阻碍而减速。就像一个快跑的人,一下子跑到挤满人的广场上,无论向哪个方向跑都会和其他人碰撞,不得不减慢速度。激光的这种作用被形象地称为“光学粘胶”,即用光子将原子“粘”住。在试验中,被“粘”住的原子可以降到几乎接近绝对零度(-273.15℃)的低温。当然这种方法还只能限于原子级、分子级的范围,目前还不能冷冻大一些的物体。
















 

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