光可以使物体温度降低或是冷冻吗？什么原理？有案例吗？第1页

bj365 网友的相关建议:

实际是利用温度定义的作弊。

1、激光是高频电磁波。电磁波是波的一种

2、颗粒物质在波的作用下发生运动。

(静止是速度为0的运动）

3、前进波和反射波叠加产生驻波。

比如上图超声波悬浮装置，上面是声波发射器，下面是反射器，中间叠加形成驻波。

4、颗粒物质在驻波的节点受到的力最小，处于最稳定状态。

节点就是前进波与反射波叠加抵消后增强为0的位置。在另外一些位置叠后场强为2.

上图中小瓢虫位于节点位置。

5、生物上有一种技术叫：光镊。

与上图同样的原理，将细胞、细菌等颗粒物质用激光的节点固定下来，以便反应和观测。

6、光镊与上图的超声装置不同之处在于，光镊用的是多束相干光线交汇叠加。

就像问题中的图片一样，多束相干光线交汇。

相干光线指的是频率完全一致的激光束。通常来自于同一束激光，通过分光镜分开。

7、所以，通过多束激光是可以控制纳米颗粒的，强如原子、分子。

就是通过与超声悬浮或光镊一样的原理，将原子、分子固定下来。

8、温度的定义是微粒的无规则运动剧烈程度。

注意，微粒的有规则运动，则是波动，也即机械波。声波是一种机械波。

而温度，是微粒的不规则运动。

9、当微粒被激光约束住、速度为0之后，代表温度为0。

但实际上只是几个分子或原子不动了，并不能代表周边真的是零度了。周边是真空。

10、实际上，周边的温度仍然会通过辐射等方式透过真空引发微粒继续运动。

实验的观测到的原子分子静止时间都是极短的。

11、实际上，分子和原子在激光的节点，并不会完全静止，回来回振荡。

振荡的频率可能高达G赫兹。为了消除这种振荡，必须使用N多束激光。各个方向约束。

即使如此，仍然会振荡。目前我不清楚这种振荡是如何消除的。

12、为什么必须用激光？

因为激光的波长很小。产生的节点很小。

最后，这种实验目前没有发现实用价值。

jiehou1993 网友的相关建议:

当然可以，激光制冷可是拿过诺贝尔物理学奖的成果，在低温物理领域应用十分广泛，可以将温度冷却至非常接近绝对0度的极低温度。

从微观上看，温度其实就是原子的运动激烈程度。

而激光制冷，其实就是利用多普勒效应，让光子有选择性的去反向撞击运动中的原子，降低其动能，从而实现制冷的效果。

如下图所示，我们先在左右两侧安置激光装置，让它们朝中间发射相同频率的激光光子。

如果此时中间有一个原子，并且它具有向左运动的速度。那么在这颗原子的眼里，左侧的光子会在多普勒效应下发生蓝移，频率上升；而右侧的光子则反过来发生红移，频率下降。

若一开始的光子的频率恰好略微低于原子的吸收频率（类似于光电效应，只有超出某个临界频率的光子，才能被原子吸收）。那么蓝移带来的频率上升，就可能使得左侧的光子超出这一临界值，从而被原子吸收。而右侧的红移光子，因为频率进一步降低，则更加不可能被吸收了。

换句话说，光子和原子只会迎头撞，没办法追尾。而迎头撞显然会降低原子的速度，从而带来制冷的效果。

1985年，华人科学家朱棣文(Steven Chu)等人在PRL上发表了一篇论文^[1]，他们通过上述激光制冷的方法，成功的将温度降低到了0.00024 K，朱棣文也因此分享了1997年的诺贝尔物理学奖。

参考

^Chu, Steven, Leo Hollberg, John E. Bjorkholm, Alex Cable, and Arthur Ashkin. "Three-dimensional viscous confinement and cooling of atoms by resonance radiation pressure." Physical review letters 55, no. 1 (1985): 48. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.55.48

yongle-li-86 网友的相关建议:

正好李叔这里有一份激光制冷的讲解：

光可以使物体温度降低或是冷冻吗？什么原理？有案例吗？的其他答案点击这里

前一个讨论

神舟十二号载人飞船将于 17 日上午发射，有哪些看点？

下一个讨论

欧洲为什么接受国际难民？

光可以使物体温度降低或是冷冻吗？什么原理？有案例吗？第1页

参考

相关话题

前一个讨论

下一个讨论

相关的话题

光可以使物体温度降低或是冷冻吗？什么原理？有案例吗？ 第1页

参考

相关话题

前一个讨论

下一个讨论

相关的话题

光可以使物体温度降低或是冷冻吗？什么原理？有案例吗？第1页