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磁光阱原理

磁光阱原理是一種用於捕獲和冷卻中性原子的技術,它結合了雷射冷卻和磁場的梯度。具體來說:

雷射束:磁光阱使用三對相互垂直的雷射束,每對雷射束由偏振方向相反的圓偏振光組成。這些雷射束形成三維空間的駐波場,對原子產生阻尼力。

磁場:在磁光阱中,有一對反亥姆霍茲線圈,它們產生一個四極磁場,這個磁場在坐標中心處磁場為零,而遠離中心處磁場強度逐漸增加。梯度磁場與雷射的偏振相結合,產生對原子的束縛力。

原子能級分裂:在磁場的作用下,原子的能級會發生塞曼分裂,分裂程度與原子的坐標位置有關。

雷射頻率調諧:雷射頻率調諧到略低於原子的躍遷頻率,根據選擇定則和都卜勒效應,雷射可以對原子在三維方向上產生線性恢復力,從而使原子得到囚禁。

冷卻效果:磁光阱能夠將原子或分子的溫度降低到亞都卜勒溫度,即低於都卜勒極限的溫度。

綜上所述,磁光阱通過雷射束和梯度磁場的結合,在空間中對中性原子構成了一個帶阻尼作用的簡諧勢阱,實現對原子的穩定捕獲和冷卻。