前沿物理学
光学俘获与激光冷却
观察原子被光偶极势阱捕获并受光子散射力冷却的过程。研究激光失谐在力 中的作用。
⚠ 本模拟仅为示意；实际捕获用激光可能损伤眼睛——切勿直视激光束。
器材
- 模拟激光束构成的光偶极阱
- 在捕获势中运动的点原子团
- 参数、噪声和物理参数滑块
- 物理量演化图与运行控制
实验步骤
观察光阱中的原子
运行模拟并拖动旋转视角。原子被束缚在光强最大区域附近——这就是偶极势阱；红失谐时阱深 。
改变阱参数与噪声
增大阱参数滑块加深势阱：原子云收缩、逃逸减少。再增大噪声滑块，可看到无规运动增强——类似温度使原子逃出浅阱的效应。
联系多普勒冷却
改变物理参数的同时读取第二张图中各量的变化。红失谐使原子优先吸收与其运动反向的光子（多普勒频移），散射力与速度反向从而降低温度；先预测减小参数时原子云会收缩还是膨胀。
模拟
实验历史
1975年，Theodor Hänsch 与 Arthur Schawlow 提出用红失谐激光冷却中性原子——多普勒效应使原子优先吸收与运动反向的光子。20世纪80年代，贝尔实验室和NIST的研究组实现了多普勒冷却，温度降至数百微开。
1988年观测到低于多普勒极限的温度，由此阐明了西西弗斯冷却机制。Steven Chu、Claude Cohen-Tannoudji 与 William Phillips 因激光捕获与冷却获1997年诺贝尔物理学奖；1970至1986年间发展光镊的 Arthur Ashkin 获2018年诺贝尔奖。