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激光在自然科學(xué)研究中的應(yīng)用

化學(xué)先生 / 2019-08-31

(1)用激光固定原子

氣態(tài)原子、分子處在永不停息的運(yùn)動(dòng)中(速度接近340m/s)，且不斷與其他原子、分子碰撞，要“捕獲”操縱它們十分不易。1997 年華裔科學(xué)家、美國斯坦福大學(xué)朱棣文等人，首次采用激光束將原子?xùn)|冷卻到極低溫度，使其速度比通常做熱運(yùn)動(dòng)時(shí)降低，達(dá)到“捕獲”操縱的目的。具體做法是，用六路兩兩成對(duì)的正交激光束，沿三個(gè)相互垂直的方向射向同一點(diǎn)，光束始終將原子推向這點(diǎn)，于是形成約106個(gè)原子的小區(qū)，溫度在240μK以下。這樣使原子的速度減至l0m/s量級(jí)。后來又制成抗重力的光磁陷阱，使原子在約1s內(nèi)從控制區(qū)墜落后被捕獲。此項(xiàng)技術(shù)在光譜學(xué)、原子鐘、量子效應(yīng)研究方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行激光穩(wěn)頻試驗(yàn)的情景

(2) 非線性光學(xué)效應(yīng)

在熟知的反射、折射、吸收等光學(xué)現(xiàn)象中，反射光、折射光的強(qiáng)度與人射光的強(qiáng)度成正比，這類現(xiàn)象稱為線性光學(xué)現(xiàn)象。如果強(qiáng)度除了與人射光強(qiáng)度成正比外，還與人射光強(qiáng)度成二次方、三次方乃至更高的方次變化，就屬非線性光學(xué)效應(yīng)。這種效應(yīng)只有在人射光強(qiáng)度足夠大時(shí)才表現(xiàn)出來。高功率激光器問世后，人們?cè)谘芯考す馀c物質(zhì)相互作用過程中觀察到非線性光學(xué)現(xiàn)象，如頻率變換、拉曼頻移、自聚焦、布里淵散射等。

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