激光在自然科学研究中的应用

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激光在自然科学研究中的应用

化学先生 / 2019-08-31

(1)用激光固定原子

气态原子、分子处在永不停息的运动中(速度接近340m/s)，且不断与其他原子、分子碰撞，要“捕获”操纵它们十分不易。1997 年华裔科学家、美国斯坦福大学朱棣文等人，首次采用激光束将原子東冷却到极低温度，使其速度比通常做热运动时降低，达到“捕获”操纵的目的。具体做法是，用六路两两成对的正交激光束，沿三个相互垂直的方向射向同一点，光束始终将原子推向这点，于是形成约106个原子的小区，温度在240μK以下。这样使原子的速度减至l0m/s量级。后来又制成抗重力的光磁陷阱，使原子在约1s内从控制区坠落后被捕获。此项技术在光谱学、原子钟、量子效应研究方面有着广阔的应用前景。

(2) 非线性光学效应

在熟知的反射、折射、吸收等光学现象中，反射光、折射光的强度与人射光的强度成正比，这类现象称为线性光学现象。如果强度除了与人射光强度成正比外，还与人射光强度成二次方、三次方乃至更高的方次变化，就属非线性光学效应。这种效应只有在人射光强度足够大时才表现出来。高功率激光器问世后，人们在研究激光与物质相互作用过程中观察到非线性光学现象，如频率变换、拉曼频移、自聚焦、布里渊散射等。

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