Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Lazer soğutma; atomik ve moleküler örneklerin bir veya daha fazla lazer alan ile etkileşimi ile mutlak sıfıra yakın derecede soğutulduğu birçok tekniği ifade etmektedir.
| 1 | Sabit bir atom lazeri ne kırmızı ne mavi görür ve fotonu almaz. |
|---|---|
| 2 | Lazerden uzaklaşan bir atom lazerin kırmızıya dönüştüğünü görür ve fotonu almaz. |
| 3.1 | Lazerde doğru hareket eden bir atom lazerin maviye dönüştüğünü görür ve yavaşlayarak fotonu alır. |
| 3.2 | Foton elektronu daha yüksek bir kuantum durumuna hareket ettirerek atomu uyarır. |
| 3.3 | Atom fotonu tekrar yansıtır. Yön rastgele olduğu için birçok atom üzerindeki momentumda net bir değişim yoktur. |
Lazer soğutmanın ilk örneği ve ayrıca hala en yaygın yöntem (öyle ki hala çoğunlukla basitçe ‘lazer soğutma’ olarak bahsedilir) Doppler soğutmadır. Lazer soğutmanın diğer yöntemleri şunlardır:
- (VSCPT)
- (genellikle fluoresans ya da Raman saçılımı formunda)
- Zeeman yavaşlatıcı kullanımı
Nasıl Çalışır
Bir lazer fotonu atoma çarpar ve atomun lazerden aldığından daha fazla ortalama enerjisi olan fotonlar yaymasına sebep olur. Enerji farklılığı, atomlar arası termal uyarılmalardan kaynaklanmaktadır. Ve termal uyarılmalardan oluşan bu ısı ışığa dönüştürülür, ki bu da atomu foton olarak bırakır. Buna ayrıca momentumun korunumu yasası açısından da bakılabilir. Bir atom bir lazer ışınına doğru giderken ve lazerden bir foton atom tarafından alınırken, atomun momentumu atomun aldığı fotonun momentumunun miktarı kadar azalır.
- Δp/p = pphoton/mv = Δv/v
- Δv = pphoton/m
Fotonun momentumu: p = E/c = h/λ
Bir hovercraft üzerinde uçtuğunuzu düşünün. Bir yönde belirli bir hızda hareket ediyorsunuz (örneğin; kuzeye doğru). Size doğru dört bir yandan (sağ, sol, ön, arka) ağır metalik toplar atılıyor. Ama siz sadece direkt olarak önünüzden gelen topları yakalayabiliyorsunuz. Eğer bu topların birini yakalayacak olsaydınız momentumun korunumu yasası sebebiyle yavaşlardınız. Sonuçta, bununla beraber, topu atmak zorundasınız, ama topu attığınız yön tamamen rastgele olacak. Momentumun korunumu sebebiyle, topu atmak topun tersi yönünde hızınızı arttıracak. Bununla beraber, “atılma” yönü rastgele olduğu için hızınıza olan bu katkı ortalama olarak yok olacak. Bu yüzden ileri doğru hızınız azalacak (tercihen topları önde yakalama sebebiyle) ve sonunda hareketleriniz tamamen topları yakalama ve atmanın geri tepme kuvveti tarafından belirlenecektir.
ηsoğutma = Psoğutma/Pelektrik
ηsoğutma = soğutma verimliliği
Psoğutma = aktif maddenin soğutma gücü
Pelektrik = pompa ışık kaynağına giren elektrik gücü
h/λ = p = mv
h = Planck değişmezi (h = 6.626∙〖10〗(-34) J∙s)
λ = de Broglie dalgaboyu
p = atomun momentumu
m = atomun kütlesi
v = atomun hızı
Örnek: λ = h/mv = λfoton/x
x = v hızındaki m kütleli bir atomun momentumunu durdurmak için gerekli fotonların sayısı
Na Atomu
mNa = 3.818∙〖10〗(-26) kg/atom
vNa ≈ 300metre/saniye
λfoton = 600 nm
λfoton/x = h/(mNa vNa) ⟹ x = 10372
Sonuç: Yaklaşık 300 m/s hızındaki bir sodyum atomunun momentumunu durdurmak için totalde 10372 foton gereklidir. Lazer soğutma deneyleri, bir lazerden saniyede 10^7 foton yayıldığını açığa vurmuştur. Bu sodyum atomu uzayda 1 milisaniyede durdurulabilir.
Doppler Soğutma
Genellikle manyetik hapsetme kuvvetinin eşlik ettiği Doppler soğutma yöntemi, şimdiye kadarki en yaygın lazer soğutma yöntemidir. Bu yöntem düşük yoğunluktaki gazları Doppler soğutma limitine soğutmak için kullanılır. Bu limit Rubidyum 85 için yaklaşık 150 mikrokelvindir. Doppler soğutma çok özel bir enerji düzeyi yapısı gerektirdiği için metot küçük bir miktar elemente sınırlıdır.
Doppler soğutmada, ışığın sıklığı atomdaki bir elektron geçişinin biraz altında ayarlanır. Işığın ayarı geçişin “kırmızı” (yani daha düşük sıklıkta) sına dönüşür. Böylece atomlar, Doppler etkisi sebebiyle, ışık kaynağına doğru hareket ederse daha çok foton alırlar. Böylece, eğer iki zıt yönden ışık uygulanırsa atomlar her zaman hareket yönlerinin tersini gösteren lazer ışınından daha fazla foton saçacaklardır. Her bir saçılım olayında atom fotonun momentumuna eşit bir momentum kaybeder. Eğer uyarılmış durumdaki atom aynı zamanda bir foton alırsa aynı miktarda momentum ile ters tepilecektir, ama bu rastgele bir yönde olacaktır. Baştaki momentum kaybı hareket yönünün tersinde olduğu için, takip eden momentum kazanımı rastgele yönde iken, emme ve yayılım sürecinin genel sonucu atomun hızını azaltmasıdır (ilk hızının saçılan tek bir fotondan gelen geri tepme hızından daha fazla olması şartı ile). Eğer emme ve yayılım süreçleri birçok kez tekrarlanırsa, ortalama hız ve dolayısıyla atomun kinetik enerjisi azalacaktır. Çünkü bir grup atomun sıcaklığı, ortalama rastlantısal iç kinetik enerji ölçeğidir. Bu, atomları soğutmaya eşdeğerdir.
Diğer Lazer Soğutma Yöntemleri
Protonların bir maddeden ısıyı uzaklaştırmak için kullanıldığı ve bu şekilde maddenin soğutulduğu birtakım benzer süreçler lazer soğutma olarak ifade edilir. Olay, anti skokes fluoerans aracılığıyla gösterilmiştir. Ayrıca aynı etkiyi yaratmak için hem elektrik ışıklı üst-dönüşme hem de foto-ışıklı üst-dönüşme üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bunların birçoğunda, ışığın bağdaşımı süreç için gerekli değildir. Ancak, daha fazla ışık saçılımını sağlamak için genellikle lazerler kullanılır.
Kullanımları
Lazer soğutma öncelikle mutlak sıfır (0K, −273.15 °C, −459.67 °F) a yakın sıcaklıklara ulaşmak için Kuantum Fizik deneylerinde kullanılır. Bu, sadece bu ısı seviyesinde oluşabilecek kendine has kuantum etkilerini gözlemlemek için yapılır. Lazer soğutma genellikle elementleri soğutmak için sadece atomik düzeyde kullanılmıştır, ancak daha büyük ölçeklerde ilerleme olmaktadır. 2007’de bir MIT ekibi lazer soğutma ile bir makroölçek (1 gram) nesneyi 0.8 K’ye soğutmayı başarmıştır. 2011’de Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünden ve Viyana Üniversitesinden bir ekip, lazer soğutma ile nano-ölçek (10 μm x 1 μm) mekanik bir nesneyi kuantum temel durumuna ilk kez soğutan ekip olmuştur.
Ayrıca bakınız
Kaynakça
- ^ Foot, Christopher (2005). Atomic Physics. Oxford University Press. ss. 178-180. ISBN .
- ^ Anissimov, Michael, and Bronwyn Harris. What Is Laser Cooling?. WiseGeek. Retrieved April 11, 2013, from http://www.wisegeek.com/what-is-laser-cooling.htm 30 Eylül 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- D.J. Wineland, R.E. Drullinger and F.L. Walls (1978). "Radiation-pressure cooling of bound resonant absorbers" (PDF). Phys. Rev. Lett. 40 (25). s. 1639. Bibcode:1978PhRvL..40.1639W. doi:10.1103/PhysRevLett.40.1639. 27 Kasım 2014 tarihinde kaynağından (PDF). Erişim tarihi: 13 Haziran 2014.
- W. Neuhauser, M. Hohenstatt, P. Toschek and H. Dehmelt (1978). "Optical-sideband cooling of visible atom cloud confined in parabolic well". Phys. Rev. Lett. 41 (4). s. 233. Bibcode:1978PhRvL..41..233N. doi:10.1103/PhysRevLett.41.233.
- Nobel Lecture by William D. Phillips, Dec 8, 1997. 8 Ekim 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Foot, C.J. Atomic Physics. Oxford University Press (2005). 5 Haziran 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Cohen-Tanoudji, Claude (2011). . World Scientific. s. 791. ISBN . 11 Mayıs 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Haziran 2014.
- Laser cooling of a semiconductor by 40 kelvin - Jun Zhang, Dehui Li, Renjie Chen & Qihua Xiong
Dış bağlantılar
- Bowley, Roger; Copeland, Ed (2010). "Laser Cooling". Sixty Symbols. for the University of Nottingham. 7 Şubat 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 13 Haziran 2014.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Lazer sogutma atomik ve molekuler orneklerin bir veya daha fazla lazer alan ile etkilesimi ile mutlak sifira yakin derecede sogutuldugu bircok teknigi ifade etmektedir Simplified principle of Doppler laser cooling 1 Sabit bir atom lazeri ne kirmizi ne mavi gorur ve fotonu almaz 2 Lazerden uzaklasan bir atom lazerin kirmiziya donustugunu gorur ve fotonu almaz 3 1 Lazerde dogru hareket eden bir atom lazerin maviye donustugunu gorur ve yavaslayarak fotonu alir 3 2 Foton elektronu daha yuksek bir kuantum durumuna hareket ettirerek atomu uyarir 3 3 Atom fotonu tekrar yansitir Yon rastgele oldugu icin bircok atom uzerindeki momentumda net bir degisim yoktur Lazer sogutmanin ilk ornegi ve ayrica hala en yaygin yontem oyle ki hala cogunlukla basitce lazer sogutma olarak bahsedilir Doppler sogutmadir Lazer sogutmanin diger yontemleri sunlardir VSCPT genellikle fluoresans ya da Raman sacilimi formunda Zeeman yavaslatici kullanimiNasil CalisirBir lazer fotonu atoma carpar ve atomun lazerden aldigindan daha fazla ortalama enerjisi olan fotonlar yaymasina sebep olur Enerji farkliligi atomlar arasi termal uyarilmalardan kaynaklanmaktadir Ve termal uyarilmalardan olusan bu isi isiga donusturulur ki bu da atomu foton olarak birakir Buna ayrica momentumun korunumu yasasi acisindan da bakilabilir Bir atom bir lazer isinina dogru giderken ve lazerden bir foton atom tarafindan alinirken atomun momentumu atomun aldigi fotonun momentumunun miktari kadar azalir Dp p pphoton mv Dv v Dv pphoton m Fotonun momentumu p E c h l Bir hovercraft uzerinde uctugunuzu dusunun Bir yonde belirli bir hizda hareket ediyorsunuz ornegin kuzeye dogru Size dogru dort bir yandan sag sol on arka agir metalik toplar atiliyor Ama siz sadece direkt olarak onunuzden gelen toplari yakalayabiliyorsunuz Eger bu toplarin birini yakalayacak olsaydiniz momentumun korunumu yasasi sebebiyle yavaslardiniz Sonucta bununla beraber topu atmak zorundasiniz ama topu attiginiz yon tamamen rastgele olacak Momentumun korunumu sebebiyle topu atmak topun tersi yonunde hizinizi arttiracak Bununla beraber atilma yonu rastgele oldugu icin hiziniza olan bu katki ortalama olarak yok olacak Bu yuzden ileri dogru hiziniz azalacak tercihen toplari onde yakalama sebebiyle ve sonunda hareketleriniz tamamen toplari yakalama ve atmanin geri tepme kuvveti tarafindan belirlenecektir hsogutma Psogutma Pelektrik hsogutma sogutma verimliligi Psogutma aktif maddenin sogutma gucu Pelektrik pompa isik kaynagina giren elektrik gucu h l p mv h Planck degismezi h 6 626 10 34 J s l de Broglie dalgaboyu p atomun momentumu m atomun kutlesi v atomun hizi Ornek l h mv lfoton x x v hizindaki m kutleli bir atomun momentumunu durdurmak icin gerekli fotonlarin sayisi Na Atomu mNa 3 818 10 26 kg atom vNa 300metre saniye lfoton 600 nm lfoton x h mNa vNa x 10372 Sonuc Yaklasik 300 m s hizindaki bir sodyum atomunun momentumunu durdurmak icin totalde 10372 foton gereklidir Lazer sogutma deneyleri bir lazerden saniyede 10 7 foton yayildigini aciga vurmustur Bu sodyum atomu uzayda 1 milisaniyede durdurulabilir Doppler SogutmaLazer sogutmada hiza bagli kuvvet Genellikle manyetik hapsetme kuvvetinin eslik ettigi Doppler sogutma yontemi simdiye kadarki en yaygin lazer sogutma yontemidir Bu yontem dusuk yogunluktaki gazlari Doppler sogutma limitine sogutmak icin kullanilir Bu limit Rubidyum 85 icin yaklasik 150 mikrokelvindir Doppler sogutma cok ozel bir enerji duzeyi yapisi gerektirdigi icin metot kucuk bir miktar elemente sinirlidir Doppler sogutmada isigin sikligi atomdaki bir elektron gecisinin biraz altinda ayarlanir Isigin ayari gecisin kirmizi yani daha dusuk siklikta sina donusur Boylece atomlar Doppler etkisi sebebiyle isik kaynagina dogru hareket ederse daha cok foton alirlar Boylece eger iki zit yonden isik uygulanirsa atomlar her zaman hareket yonlerinin tersini gosteren lazer isinindan daha fazla foton sacacaklardir Her bir sacilim olayinda atom fotonun momentumuna esit bir momentum kaybeder Eger uyarilmis durumdaki atom ayni zamanda bir foton alirsa ayni miktarda momentum ile ters tepilecektir ama bu rastgele bir yonde olacaktir Bastaki momentum kaybi hareket yonunun tersinde oldugu icin takip eden momentum kazanimi rastgele yonde iken emme ve yayilim surecinin genel sonucu atomun hizini azaltmasidir ilk hizinin sacilan tek bir fotondan gelen geri tepme hizindan daha fazla olmasi sarti ile Eger emme ve yayilim surecleri bircok kez tekrarlanirsa ortalama hiz ve dolayisiyla atomun kinetik enerjisi azalacaktir Cunku bir grup atomun sicakligi ortalama rastlantisal ic kinetik enerji olcegidir Bu atomlari sogutmaya esdegerdir Diger Lazer Sogutma YontemleriProtonlarin bir maddeden isiyi uzaklastirmak icin kullanildigi ve bu sekilde maddenin sogutuldugu birtakim benzer surecler lazer sogutma olarak ifade edilir Olay anti skokes fluoerans araciligiyla gosterilmistir Ayrica ayni etkiyi yaratmak icin hem elektrik isikli ust donusme hem de foto isikli ust donusme uzerine calismalar yapilmistir Bunlarin bircogunda isigin bagdasimi surec icin gerekli degildir Ancak daha fazla isik sacilimini saglamak icin genellikle lazerler kullanilir KullanimlariLazer sogutma oncelikle mutlak sifir 0K 273 15 C 459 67 F a yakin sicakliklara ulasmak icin Kuantum Fizik deneylerinde kullanilir Bu sadece bu isi seviyesinde olusabilecek kendine has kuantum etkilerini gozlemlemek icin yapilir Lazer sogutma genellikle elementleri sogutmak icin sadece atomik duzeyde kullanilmistir ancak daha buyuk olceklerde ilerleme olmaktadir 2007 de bir MIT ekibi lazer sogutma ile bir makroolcek 1 gram nesneyi 0 8 K ye sogutmayi basarmistir 2011 de Kaliforniya Teknoloji Enstitusunden ve Viyana Universitesinden bir ekip lazer sogutma ile nano olcek 10 mm x 1 mm mekanik bir nesneyi kuantum temel durumuna ilk kez sogutan ekip olmustur Ayrica bakinizOptik cimbiz Mossbauer etkisi Mossbauer spektroskopi Claude Cohen Tannoudji Steven ChuKaynakca Foot Christopher 2005 Atomic Physics Oxford University Press ss 178 180 ISBN 0 19 850695 3 Anissimov Michael and Bronwyn Harris What Is Laser Cooling WiseGeek Retrieved April 11 2013 from http www wisegeek com what is laser cooling htm 30 Eylul 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde D J Wineland R E Drullinger and F L Walls 1978 Radiation pressure cooling of bound resonant absorbers PDF Phys Rev Lett 40 25 s 1639 Bibcode 1978PhRvL 40 1639W doi 10 1103 PhysRevLett 40 1639 27 Kasim 2014 tarihinde kaynagindan PDF Erisim tarihi 13 Haziran 2014 W Neuhauser M Hohenstatt P Toschek and H Dehmelt 1978 Optical sideband cooling of visible atom cloud confined in parabolic well Phys Rev Lett 41 4 s 233 Bibcode 1978PhRvL 41 233N doi 10 1103 PhysRevLett 41 233 KB1 bakim Birden fazla ad yazar listesi link Nobel Lecture by William D Phillips Dec 8 1997 8 Ekim 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde Foot C J Atomic Physics Oxford University Press 2005 5 Haziran 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde Cohen Tanoudji Claude 2011 World Scientific s 791 ISBN 978 981 277 496 5 11 Mayis 2012 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 13 Haziran 2014 Laser cooling of a semiconductor by 40 kelvin Jun Zhang Dehui Li Renjie Chen amp Qihua XiongDis baglantilarBowley Roger Copeland Ed 2010 Laser Cooling Sixty Symbols for the University of Nottingham 7 Subat 2016 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 13 Haziran 2014