激光製冷是怎麼回事

① 求激光冷水機的工作原理，包括散熱冷卻和壓縮式製冷冷卻的，該如何挑選

根據我們特域冷水機在激光行業的應用來看，激光冷水機的工作原理是：通過水泵把冷水機的冷水送到激光發生器，然後把激光發生器的熱量帶回冷水機冷卻，從而控制激光發生器的工作溫度。
散熱冷卻是不能把水溫降到低於環境溫度的。
壓縮式製冷冷卻是可以控制激光發生器的水溫。
因為激光發生器最好是控制在比環境溫度低的一個溫度狀態，所以最好選用壓縮式製冷冷卻。

② 人工製冷的物理方法有哪些

人工製冷方法有五種：相變製冷、熱電製冷、氣體膨脹製冷、升華製冷和熔化製冷。

1. 相變製冷：利用液體製冷劑在低溫和低壓條件下的汽化過程去吸收被冷卻物體的熱量，包括蒸汽壓縮式、蒸氣吸收式、蒸汽噴射式、蒸汽吸附式；

2. 熱電製冷：利用金屬的溫差電效應；

3. 氣體膨脹製冷：利用高壓氣體膨脹時的吸熱；

4. 升華製冷：利用固體二氧化碳升華為氣體，吸取周圍環境的蒸發潛熱；

5. 熔化製冷：利用物質從固態向液態轉化的相變過程，吸取周圍環境的熔化潛熱。

③ 激光製冷原理，可以根據如圖所示的能級圖簡單說明：激光射入到介質中，引起介質離子（或原子、分子）從基

A、激光製冷原理可行，介質內能減少量等於輻射熒光與吸收激光的能量差．故A錯誤．
B、由圖象知a的頻率小於b的，頻率大的折射率大，臨界角小，所以熒光a若剛好發生全反射，熒光b一定發生全反射．故B錯誤．
C、干涉條紋的間距與波長成正比．則兩種輻射熒光在同一裝置下分別做雙縫干涉實驗，相鄰兩條亮條紋間的距離不相等．故C正確．
D、產生光電效應時，光電子的最大初動能隨著入射光的頻率的增大而增大，由於兩種熒光頻率不等，則光電子的最大初動能不相等．故D錯誤．
故選：C．

④ 激光製冷在生活中的現象

激光製冷固體概述激光制 冷,是指用一束或多束特定的激光照射物質,在激光與物質相互作用後,物體的溫度變低。
然而,從日常生活經驗可知,物體可以吸收光的能量而發熱,比如大家都 喜歡在沙灘上曬太陽,在夏日太陽炙烤的馬路上難於光腳著地等等。
相比於太陽光,激光的功率密度更高,大功率的激光甚至可以將物質熔化,因而可以用激光進行 機械加工切割、製造激光武器。

⑤ 激光冷卻是如何實現的

激光製冷是可以使一蔟原子冷卻到10的負9次方開的一種技術,是目前(我在2003年看見報道)最高的製冷技術,具體的機理很復雜,我也不是很懂,需要一些熱力學統計物理,激光物理和原子物理的知識,這需要參閱相關的書才能具體理解.
大致的圖象是,把金屬鈉汽化後從一個孔噴出來,然後用一束特定的激光作用,鈉原子可以向它行進方向輻射光子,這種反沖作用可以使它進一步減速至接近速度為0

⑥ 激光製冷與絕對零度有什麼關系

不管你往什麼地方看，到處都有激光的痕跡。激光束能准確地進行外科手術，就像小小的粒子加速器一樣干凈利落地工作。它們能在實驗室再生太陽表面的白熱狀態。在科技日新月異的當今，人們已經可以通過高科技的手段利用激光能把材料中的熱量逐漸排出，直至這些材料像冰凍的冥王星一樣冷。美國的科學家已經研製出激光冷卻器的樣機，他們希望能把這些冷卻器放到衛星上使用。

從20世紀七八十年代以來，一種叫做多普勒冷卻的技術一直在用激光冷卻材料，利用光子使原子減速。能量從原子到光子的轉換能使原子冷卻到絕對溫度零上百萬分之一度弱，但是只是在極小的尺寸上才能做到這一點。

激光製冷的基本原理

激光為什麼能製冷呢？原來，物體的原子總是在不停地做無規則運動，這實際上就是表示物體溫度高低的熱運動，即原子運動越激烈，物體溫度越高；反之，溫度就越低。所以，只要降低原子運動速度，就能降低物體溫度。激光製冷的原理就是利用大量的光子阻礙原子運動，使其減速，從而降低了物體溫度。

物體原子運動的速度通常為500米/秒左右。長期以來，科學家一直在尋找使原子相對靜止的方法。朱棣文採用三束相互垂直的激光，從各個方面對原子進行照射，使原子陷於光子海洋中，運動不斷受到阻礙而減速。激光的這種作用被形象地稱為「光學粘膠」。在試驗中，被「粘」住的原子可以降到幾乎接近絕對零度的低溫。

激光製冷的技術回顧

20世紀七八十年代，物理學家掌握了如何用激光將原子冷卻到非常接近絕對零度的低溫。那個時期最重要的三篇文章都發表在《物理學評論快報》上，它們標志著這項技術發展過程中的關鍵。1978年，研究者們費盡九牛二虎之力才把離子冷卻到40開爾文以下，但是僅僅十年之後中性原子就可以被冷卻到43微開了。但是冷卻的基本原理並沒有變：用激光作用在原子上使之減速。這項技術的改進使得物理學家們能夠制備出一種稱為玻色—愛因斯坦凝聚的量子態物質以及現代高精度的原子鍾，有兩項諾貝爾獎與這一技術有關。

冷卻原子最初是為了降低它們的熱運動速度，以便精確地測量原子光譜，後來則是為了改進原子鍾。早在1978年維固蘭德及其在國家標准技術局的同事們就按照文獻中提出的理論方案成功地用激光冷卻了鎂離子。

正如這個小組在《物理學評論雜志》的文章中所描述的那樣，他們將離子限制在電磁勢阱中，並用頻率稍低於離子共振頻率的激光轟擊俘獲的離子。在靜止狀態時，離子吸收頻率等於其共振頻率的光子；當離子迎著激光照射的方向運動時，由於多普勒效應激光的頻率會變大，當激光頻率達到離子共振頻率的時候，離子就會吸收光子。由於光子和離子的動量方向相反，離子吸收光子之後其運動速度會降低從而冷卻，冷卻效應會一直持續下去直到被激光的加熱效應所平衡，加熱效應在有激光的時候總是存在的。在後來的幾年中，加熱效應——它源自原子每次隨機地在各個方向輻射和吸收光子時產生的反沖效應——最終將對所謂的多普勒冷卻技術能夠將物質冷卻到更低的溫度給出難以突破的限制。

在波士頓的威廉·菲利普斯懷著極大的興趣讀了維固蘭德等人的實驗文章以及一篇理論文章後，他回憶說：「冷卻離子的想法使我思考是否有可能冷卻中性原子。」

1982年，菲利普斯和來自紐約石溪大學的Harold Metcalf發表了關於用激光冷卻中性原子的第一篇文章。他們把鈉原子送入一個長約60厘米、開口處寬而越往前越窄的磁場中。鈉原子通過磁場的時候迎頭碰上頻率與原子共振頻率稍有差異的激光束，多普勒冷卻效應使得原子束中粒子的運動速度被限制在較小的一個范圍內。激光束同時也使得原子束整體運動的速度減慢。在減速的過程中，不斷改變的磁場造成原子的共振頻率也不斷改變，從而使得在很長的一個距離上減速和冷卻效應能夠一直保持，最終的速度將達到僅為原有速度的40%。這一現在被稱為塞曼減速儀的裝置已經成為原子束減速的標准工具。

激光冷卻技術不斷地被改進，一直到80年代末，研究者們認為他們已經達到了可能達到的最低溫度——這是根據多普勒冷卻理論計算得到的——對於鈉原子而言這一溫度極限是240微開。但是在1988年，一個由菲利普斯領導的小組偶然間發現在這之前三年發展出來的一項技術可以突破多普勒極限。他們用三束相互垂直的激光束對來冷卻鈉原子，而且激光頻率和其他實驗室中使用的激光頻率略有不同。他們發現，使用幾項新的溫度測量技術得到的結果顯示鈉原子的溫度只有43微開。理論物理學家馬上從理論上對這一出乎意料的冷卻機制給予了解釋，這一解釋考慮了更多的原子態以及激光的極化效應；相比之下之前的冷卻模型就非常簡單化了。

在新理論的指導下，實驗物理學家們獲得了更低的溫度並發展出了更多的冷卻技術。菲利普斯的亞多普勒冷卻技術（Sub?Doppler Cooling）是1995年制備出玻色—愛因斯坦凝聚——在這種新的凝聚態中，氣態原子全部處於可能的最低能量狀態上——的前奏。

原子鍾技術同樣從這一技術中受益。最新一代的原子鍾使用的技術就直接脫胎於菲利普斯及其他人於20世紀80年代發展出來的技術。菲利普斯因為發展激光冷卻技術而分享了1997年的諾貝爾獎；2001年的諾貝爾獎則授予首次實現玻色—愛因斯坦凝聚的物理學家。

多普勒效應

多普勒效應是為紀念奧地利物理學家及數學家克里斯琴·約翰·多普勒而命名的，他於1842年首先提出了這一理論。

多普勒效應指出：物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高；當運動在波源後面時，會產生相反的效應。波長變得較長，頻率變得較低。波源的速度越高，所產生的效應越大。根據波紅（藍）移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。