Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте www.za4et.net.ru

Физика Физика

Лазерное охлаждение в твердых телах

Фонарь садовый «Тюльпан».
Дачные фонари на солнечных батареях были сделаны с использованием технологии аккумулирования солнечной энергии. Уличные светильники для
106 руб
Раздел: Уличное освещение
Наклейки для поощрения "Смайлики 2".
Набор для поощрения на самоклеящейся бумаге. Формат 95х160 мм.
19 руб
Раздел: Наклейки для оценивания, поощрения
Мыло металлическое "Ликвидатор".
Мыло для рук «Ликвидатор» уничтожает стойкие и трудно выводимые запахи за счёт особой реакции металла с вызывающими их элементами.
197 руб
Раздел: Ванная

Самарский муниципальный университет Наяновой Лазерное охлаждение в твердых телах научная работа по физике работу выполнил Фейман Евгений научный руководитель Башкиров Е.К. Самара 2000 год Введение В последнее время в квантовой оптике активно изучается лазерное охлаждение. Особое внимание при исследовании этих явлений уделялось газообразным средам, гораздо менее изучены эти явления в твердых телах. Представляется, что при исследовании когерентных квантовоопт должны играть фононные степени свободы. Теоретические работы по исследованию лазерного охлаждения в твердых телах основывафизики и приводят к очень сложным уравнениям, описывающим динамику системы. Однако объяснение этого эффекта возможно и без привлечения сложного математического аппарата, а с использованием элементарного полуклассического подхода, аналогичного полуклассической теории Эйнштейна, использованной для изучения взаимодействия излучения с веществом. Целью настоящей работы является изучение лазерного охлаждения в твердых телах на основе элементарной полуклассической теории с использованием простейших вероятностных соотношений. Лазерное охлаждение Одной из проблем рассматриваемых в настоящей работе является проблема лазерного охлаждения твердых тел. При комнатной температуре атомы и молекулы, из которых состоит воздух, двигаются в различных направлениях со скоростью около 4000км/час. Такие атомы и молекулы трудно изучать, потому что они слишком быстро исчезают из области наблюдения. Понижая температуру, можно уменьшить скорость, однако проблема состоит в том, что при охлаждении газы обычно вначале конденсируются в жидкость, а затем вымораживаются в твердое состояние. В жидкостях и в твердых телах исследование становится более трудным, так как одиночные атомы и молекулы оказываются слишком близко друг к другу. Стивен Чу, Клод Коэн-Тануджи и Уильям Д. Филипс развили методы, позволяющие с помощью лазерного света охлаждать газы до температур порядка микрокельвина и удерживать холодные атомы, плавающие или захваченные в различного рода "атомных ловушках". Лазерный свет действует как вязкая жидкость, так называемая оптическая патока, в которой атомы замедляются. Так можно с очень высокой точностью изучать отдельные атомы и определять их внутреннюю структуру. По мере того, как в одном и том же объеме захватываются все больше и больше атомов, образуется разреженный газ, и его свойства могут быть детально изучены. Новые методы исследования, развитые нобелевскими лауреатами, вносят большой вклад в наши знания о взаимодействии между излучением и веществом. Лазерные ловушки позволяют удерживать живые клетки и органеллы в клетках, не прокалывая клеточную мембрану. Одиночные молекулы ДНК используются для изучения фундаментальных вопросов динамики полимеров. Эксперименты по лазерному охлаждению стали впечатляющей демонстрацией механического действия света, но этот эффект имеет значительно более длинную историю. Понимание того, что электромагнитное излучение оказывает давление, приобрело количественную основу только после создания Максвеллом теории электромагнетизма, хотя такие предположения высказывались значительно раньше, в частности, что хвосты комет вытянуты в противоположную сторону от солнца.

Но только в начале нашего столетия Лебедев доказал в лабораторных экспериментах, что излучение оказывает давление на макроскопические объекты, и измерил это давление. Лазерное охлаждение в примесных кристаллах Сейчас лазерное охлаждение стало хорошо развитой областью науки, имеющей важное прикладное и фундаментальное значение. Однако до самого последнего времени наблюдалось лазерное охлаждение лишь газовых сред. Недавно появилось несколько теоретических работ по лазерному охлаждению в конденсированной фазе. Американским ученым удалось охладить на 30 К примесные молекулярные кристаллы, освещая их лазерным светом на краю линии поглощения . Рассмотрим постановку задачи о лазерном охлаждении в примесных молекулярных кристаллах в рамках элементарного квантового подхода, основанного на простейших балансных уравнениях. Спектры поглощения и флюоресценции родамина 101 в кислородосодержащем этаноле показаны на рисунке 1. Рис. 1. Линия поглощения молекул родамина в кислотосодержащем этаноле. Вид кривой поглощения позволяет нам моделировать примесные атомы (при их взаимодействии с лазерным излучением на краю линии поглощения с частотой ?) - двухуровневой системой, с частотой перехода ?0. (рис. 2) Рис. 2. Схема энергетических уровней в примесном атоме. Анизотропные примесные молекулы испытывают колебательные либрации (ориентационные колебания) относительно равновесных положений в кристалле. Эти либрации модулируют постоянное взаимодействие молекулы с электромагнитным полем, что приводит к непрямым переходам, когда вместе с фотонами поглощается или испускается фонон. Такие фононы называются локальными или псевдолокализованными фононами. На рисунке 3 показана схема возможных переходов в молекуле примеси. С физической точки зрения лазерное охлаждение обусловлено следующим: по условию эксперимента в рассматриваемой задаче число фотонов с частотой ?’?0-? много больше числа фотонов в остальных модах. Значит, динамика системы определяется переходами трех типов: спонтанным излучением, непрямым переходом из (-) в ( ) с поглощением фотона накачки и локального фонона, и СНП (стоксовским непрямым переходом) с испусканием фонона (см. рис. 3). В стационарном режиме населенность возбужденного уровня оказывается меньше, чем невозбужденного состояния. Это значит, что в единицу времени поглощается больше локализованных фононов, чем испускается. Следовательно, в стационарном режиме среднее число фононов меньше, чем в равновесном состоянии, что эффективно и означает уменьшение температуры фононной моды. При этом температура образца оказывается выше, чем температура локальной фононной моды. При уменьшении среднего числа фононов происходит перенос энергии от образца к выделенной фононной моде, в результате температура всего образца понижается. Энергия, отобранная у фононной моды, уносится фотонами, которые покидают образец. Рис. 3. Схема возможных переходов в примесном атоме. Запишем балансные уравнения для средней разности населенностей и среднего числа фононов. Пусть (1) P = / - средняя населенность верхнего уровня (или вероятность одного атома находится в возбужденном состоянии) (2) P-= -/ - средняя населенность нижнего уровня (или вероятность одного атома находится в невозбужденном состоянии), где – число примесных атомов в образце.

(3) При этом = - Из формул (1)-(3) следует закон сохранения вероятности (4) P P-= 1 P= P -P- Откуда: P =(P 1)/ 2 и P-=(1-P)/ 2 Запишем уравнения для изменения средней населенности верхнего и нижнего уровня. (5) d/d P =-ГспонтP -ГизлP ГпоглP- (6) d/d P-= ГспонтP- ГизлP- -ГпоглP Где Гспонт – вероятность для атома за 1 с. спонтанно перейти из возбужденного в невозбужденное состояние с испусканием фотона частоты ?0, Гспонт= 1/?0, где ?0- время прямого спонтанного излучения. Гизл- вероятность для атома за 1 с. перейти из возбужденного в невозбужденное состояние непрямым образом, то есть путем одновременного испускания фотона частоты ?k=?0 - ? и фонона частоты ?. По аналогии с теорией Эйнштейна взаимодействия излучения с веществом мы можем назвать эти константы вероятностями вынужденного стоксовского излучения и поглощения. Причем в константу Гизл входит, как и вероятность спонтанного стоксовского излучения, так и вынужденного, то есть Гизл= Г стоксспонт. изл. Г стоксвын. изл., а Гпогл= Г стоксвын. погл. Очевидно, что Г стоксспонт. изл. пропорционально М – числу рабочих фононных мод, а Г стоксвын. погл и Г стоксвын. изл. пропорциональны М, а также , равное среднему числу фононов в одной моде. Г стоксспонт. изл.= M/?s Г стоксвын. изл.= (M/?s) Г стоксвын. погл= (M/?s) Где ?s – константа, которую можно назвать временем стоксовского спонтанного излучения. Тогда из уравнения (4) с помощью подстановки выражений вида (5), (6) получается: Ѕ dP/d = -Ѕ 1/?0(P 1) -?/?s ( 1)(P 1)/2 ?/?s (1-P)/2 или (7) dP/d = -1/?0(P 1) -2?/?s ( P (P 1)/2) Запишем также балансные уравнения для среднего числа фононов в моде (8) d /d = Г~изл( 1) - Г~погл –1/?v( - s) В уравнении (8) добавлено слагаемое - 1/?v( - s), где s – равновесное число фононов в моде, а ?v – время фононной релаксации. Это слагаемое описывает релаксацию числа фононов за счет взаимодействия с другими фононными модами кристалла. Г~изл= P /?s, Г~погл= P-/?s, где – число примесных атомов. Тогда d /d = /?s –1/?v( - s) Применим в правой части формулу для средней разности населенностей (9) d /d = /?s –1/?v( - s) Найдем стационарные решения уравнений (7) и (8). Для этого приравняем их правые части к нулю. -1/?0(P 1) –2M/?s( P (p 1)/2)= 0 /?s( P (P 1)/2) –1/?v( - s)= 0 Для качественного анализа решения уравнения (9) рассмотрим физический случай, когда поле источника не слишком мало k>>1 и при достаточно длительных временах нагрева ?s>1. Тогда стационарное число фононов s может быть гораздо меньше равновесного s. Если для стационарного и равновесного числа фононов использовать распределение Бозе-Эйнштейна, то s = 1/ (eh?/kБ -1) s= 1/ (eh?/kБ s-1), ( s – равновесная температура фононной моды) Мы можем найти связь между Т и s Т= s-1 Если ж>> 1, то < s. Таким образом, эффективная температура фононной моды понижается, а это приводит к релаксации энергии от образца в выделенную фононную моду, следовательно, понижается температура всего образца. Количественные оценки для эффективного понижения температуры образца в настоящей работе не проводились. Заключение Таким образом, в настоящей работе предложена полуколичественная квантовая теория для описания эффектов лазерного охлаждения в твердых телах.

Халатников , 1952), что при низких температурах теплообмен между жидкостью и твёрдым телом обусловлен испусканием и поглощением квантов звука (фононов ) на границе раздела этих сред. Из-за сильного различия акустических сопротивлений твёрдого тела и жидкости (разница в тысячу раз, см. Сопротивление акустическое ) коэффициент прохождения звука из одной среды в другую ничтожно мал: фононы более нагретого твёрдого тела практически полностью отражаются от границы. В результате этого между твёрдым телом и жидкостью возникает конечная разность температур — К. с. т., он является главным препятствием для охлаждения тел до сверхнизких температур.   Лит.: Капица П. Л., Исследование механизма теплопередачи в гелии II. «Журнал экспериментальной и теоретической физики», 1941, т. 11, в. 1, с. 1; Халатников И. М., Теплообмен между твердым телом и гелием II, там же, 1952, т. 22, в. 6, с. 687.   К. Н. Зиновьева. Капище Ка'пище (от старославянского капь — изображение, идол), культовое сооружение у восточных и прибалтийских славян дохристианского периода. К. упоминается в «Слове о законе и благодати» митрополита Илариона (11 в.) и др. письменных источниках. Одно из древнейших К. открыто при раскопках на Перыни , под Новгородом.   Лит.: Динцес Л. А., Дохристианские храмы Руси в свете памятников народного искусства, «Советская этнография», 1947, № 2. Капкан Капка'н (тюрк.), орудие для ловли крупных и мелких пушных зверей (медведей, рысей, росомах, волков, лисиц, песцов, куниц, соболей, горностаев, белок, колонков и др.), а также вредителей сельского хозяйства (сусликов, хомяков и др.). Применение К. известно с древних времён

1. Взаимные превращения жидкостей и газов. Твердые тела

2. Введение в физику твердого тела. Начало квантовой механики

3. Осуществление межпредметных связей в процессе изучения темы физики 10 класса "Свойства твердых тел"

4. Динамика твердого тела

5. Сопротивление твердых тел деформированию при динамических нагрузках

6. Твердые тела
7. Классификация физико-химических методов обработки и очистки. Плазменные методы удаления материала с поверхности твердого тела
8. Реакция опор твердого тела

9. Статика твердого тела

10. Теплопроводность твердых тел

11. Определение скоростей и ускорений точек твердого тела при поступательном и вращательном движениях

12. Химическая сборка поверхности твердых тел путем молекулярного наслаивания

13. Лазерная безопасность

14. Марсель Мосс. "Техники тела"

15. Тела вращения

16. Структура аффинного пространства над телом

Багетная рама "Regina" (цвет - черный + серебряный), 30х40 см.
Багетные рамы предназначены для оформления картин, вышивок и фотографий. Оформленное изделие всегда становится более выразительным и
558 руб
Раздел: Размер 30x40
Подгузники Merries для новорожденных, 0-5 кг, 24 штуки.
Изготовлены из чистого хлопка, гладкого как шёлк и очень мягкого на ощупь. Благодаря мягкой пористой текстуре воздух проникает к коже.
347 руб
Раздел: 0-5 кг
Шторка антимоскитная, бежевая.
Размеры: 100х220 см. Препятствует проникновению насекомых. Не нарушает естественную циркуляцию воздуха. Подходит для любых типов дверных
352 руб
Раздел: Сетки противомоскитные

17. Диктиокаулез у телят

18. Применение"Сравнительная терапевтическая и экономическая эффективность антимикробного препарата "Фармазин" при лечении бронхопневмонии у телят, применяемого раздельно и в сочетании с аутогемотерапией" в СПК "Чартолы", Тюкалинского района, Омской обл

19. Гигиена тела хирургического больного

20. Вопросы лазерной безопасности

21. Проблема твердых бытовых отходов. ТБО в Московском регионе

22. Твердые отходы
23. Участок по изготовлению изделий из безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида титана
24. Проект холодильной установки для охлаждения воды в технологических целях холодопроизводительностью 200 квт в г. Кирове

25. Лазерная резка: расчет зануления кабельной сети и освещенности сборочного места блока

26. Лазерная медицинская установка "Импульс-1"

27. Исследование методов охлаждения садки колпаковой печи с помощью математического моделирования

28. Автодело. Система охлаждения легкового автомобиля

29. Вольво, система охлаждения

30. Лазерная безопасность

31. Лазерные телевизоры

32. Интегрированная защита овса посевного от вредителей (темная цикада, шведская муха), болезней (закукливание овса, твердая головня), сорных растений (овсюг, марь белая)

Крем детский "Weleda" питательный, для тела (с календулой), 75 мл.
Этот мягкий крем увлажняет кожу ребенка и делает ее бархатистой. Полезный для кожи ланолин и органическое миндальное масло защищают, а
520 руб
Раздел: Крем детский
Игра "Падающая башня".
В комплект игры входят 54 бруска из неокрашенного дерева. Размер бруска: 14х25х75 мм. Высота башни около 33 см. Возраст: 7+.
480 руб
Раздел: Игры на ловкость
Каталка детская Bradex "Движение" (цвет: розовый).
У Вас очень активный ребенок? Только недавно исполнился годик, а он уже требует ролики, самокат и велосипед, как у взрослых товарищей?
1859 руб
Раздел: Каталки

33. Движение тел переменной массы. Основы теоретической космонавтики

34. Вредные и опасные факторы при работе лазерных установок"

35. Уход и защита тела

36. Сравнительный анализ моделей обратимого электрорастворения серебра с поверхности твердого электрода (Доклад)

37. Статья "Молекула Бензола в сильном лазерном поле" ([Статья])

38. Теплопроводность в сплошных средах и двухфазных, продуваемых и непродуваемых телах (слоях)
39. Презентация издательства "СЛОВО/SLOVO"
40. Презентация: смысл, назначение, содержание

41. Лазерные принтеры

42. Тело

43. Музыкальный инструмент и человеческое тело (на материале русского фольклора)

44. Шестов vs Ницше: Трагическое тело

45. Тело текста. Заметки о прозе Владимира Сорокина

46. Правильные многогранники или тела Платона

47. Движение тел переменной массы

48. Особенности ионного переноса в твердом электролите с двумя сортами подвижных катионов

Кислородный отбеливатель "Shabondama", 750 г.
Средство обладает дезодорирующим и антибактериальным действием. Гранулы отбеливателя прекрасно растворяются благодаря воздушной структуре.
375 руб
Раздел: Отбеливатели
Фоторамка "Poster red" (30х40 см).
Рамка настенная может располагаться как вертикально, так и горизонтально. Для фотографий размером: 30х40 см. Материал: пластик.
342 руб
Раздел: Размер 30x40
Набор детской посуды "Авто", 3 предмета.
Набор посуды для детей включает в себя три предмета: суповую тарелку, обеденную тарелку и кружку. Набор упакован в красочную, подарочную
397 руб
Раздел: Наборы для кормления

49. Притяжение и движение тел в пространстве

50. Окно души и тела

51. Прирост массы тела при беременности

52. Лазерное лечение внутриглазной меланомы

53. Виды пластики дефектов черепа и твердой мозговой оболочки

54. Интраскопия (Лазерные методы диагностики и термографии)
55. Лекарственные средства для коррекции массы тела
56. Инородные тела бронхов, желудка, пищевода, мягких тканей

57. Состояние естественной резистентности и иммунологической реактивности у новорожденных телят при колибактериозе

58. Разработка технологического процесса упрочнения кулачка главного вала с использованием лазерного излучения

59. Лазерная нанотехнология

60. О выборе рациональных размеров сегнетоэлектрического рабочего тела импульсного генератора напряжения

61. Разработка и исследование методов уменьшения влияния зоны захвата при работе лазерного гироскопа

62. Законы движения небесных тел и строение Солнечной системы

63. Естественно-научные концепции развития микроэлектронных и лазерных технологий

64. Лазерный спекл-коррелятор для исследования поверхностных процессов

Игровой набор "Шарлотта Земляничка" - Кукла с домом и аксессуарами, 15 см.
Комплект: домик, кукла, кошка, 3 шарика, стол, торт, кувшин, 2 стакана. Размер домика в сложенном виде: высота - 33 см, ширина - 25 см,
1999 руб
Раздел: Шарлотта Земляничка
Конструктор металлический для уроков труда №3, 292 элемента.
Конструктор металлический имеет в своем составе 292 детали, из которых можно собрать 5 моделей - наибольшее количество в серии
392 руб
Раздел: Магнитные и металлические конструкторы
Электроминикар Tokids "Лев", цвет желтый.
Помимо того, что каталка может развивать моторные функции, научиться управлять своим собственным маленьким автомобильчиком, она также
1261 руб
Раздел: Электромобили

65. Oтпаянные ТЕА-лазеры УФ- и ближнего ИК-диапазонов для применений в лазерной химии и диагностике

66. Воздействие лазерного излучения

67. Презентация этноконфессиональных и региональных интересов в политических программах и предвыборных платформах партий

68. Система охлаждения ЗИЛ-130

69. Экзистенциальная терапия в работе с телом

70. Духовные практики, ориентированные на работу с телом в России и на Востоке
71. Лазерные оптико-электронные приборы
72. Усилитель модулятора лазерного излучения

73. Краткая информация о конкурентной ситуации в сфере теле-видео кино-индустрии РФ

74. Техника подготовки и проведения презентаций

75. Краткая информация о конкурентной ситуации в сфере теле-видео кино-индустрии РФ

76. Связь души с телом

77. Мужчины не любят женщин, не знающих мужское тело

78. Изучите свое тело и научитесь доставлять себе удовольствие

79. Познание собственного тела, его чувственных и половых потребностей

80. Охлаждение, компрессионная машина

Полотенце вафельное "Дельфинарий", банное, пляжное, 100х150 см.
Вафельное полотенце "Дельфинарий". Легкое и практичное полотенце удобно использовать на пляже, в бане и в бассейне. Плотность
304 руб
Раздел: Большие, ширина свыше 40 см
Крафт-бумага оберточная, в рулоне, 1,02х30 метров.
Являясь упаковочным материалом, крафт-бумага применяется для изготовления конвертов, мешков, пакетов и многого другого. В изделия из
899 руб
Раздел: Однотонная, голография
Набор продуктов.
В комплект входят 5 продуктов, традиционно любимых в нашей стране: курица, сосиски, сыр, колбаса, яйцо. Продукты похожи на настоящие,
330 руб
Раздел: Продукты

81. Лазерная система для измерения статистических характеристик пространственных квазипериодических структур

82. Система охлаждения

83. Система охлаждения ЗИЛ-130

84. Теория твердоемкости тела. Ход Дебая

85. Пилатес: "тело создается разумом"

86. Лечение ожирения. уменьшение массы тела
87. Моделирование процессов разряда-ионизации серебра на поверхности твердого электрода
88. Проблема твердых бытовых отходов: история, пути решения, правовые аспекты

89. Сжигание и пиролиз твердых бытовых отходов

90. Методы технологии и концепции утилизации углеродосодержащих промышленных и твердых бытовых отходов

91. Классификация твердых промышленных и бытовых отходов

92. Бизнес-план - презентация деловой идеи. Зачем нужен бизнес-план?

93. Ионно-плазменные двигатели с высокочастотной безэлектродной ионизацией рабочего тела - билеты

94. Лазерное излучение

95. Воздействие лазерного излучения

96. Вопросы лазерной безопасности

Одеяло байковое жаккардовое "Карапуз" (цвет: бежевый).
Жаккардовое одеяло для новорожденных и детей изготовлено из 100% хлопка (натуральная байка). Двухсторонняя расцветка. Одеяло имеет мягкую
565 руб
Раздел: Одеяла для детей
На золотом крыльце...Карточки с заданиями к палочкам Кюизенера.
Набор игр с цветными счетными палочками Кюизенера. В состав набора входят два блока иллюстративного материала к играм и упражнениям. 1
373 руб
Раздел: Счетные наборы, веера
Meine Liebe Стиральный порошок для детского белья, 1000 грамм.
Стиральный порошок Meine Liebe для детского белья удаляет загрязнения при температурах от 30 до 95°C. Подходит для всех типов стиральных и
418 руб
Раздел: Для стирки детских вещей

97. Нестехиометрические твердые оксиды - новые vатериалы современной техники

98. Проблема создания промышленных агрегатов для утилизации твердых углеродистых отходов. Возможности ее решения

99. Повышение экологической безопасности термолизного энергоблока для переработки твердых промбытотходов


Поиск Рефератов на сайте za4eti.ru Вы студент, и у Вас нет времени на выполнение письменных работ (рефератов, курсовых и дипломов)? Мы сможем Вам в этом помочь. Возможно, Вам подойдет что-то из ПЕРЕЧНЯ ПРЕДМЕТОВ И ДИСЦИПЛИН, ПО КОТОРЫМ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЕФЕРАТЫ, КУРСОВЫЕ И ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ. 
Вы можете поискать нужную Вам работу в КОЛЛЕКЦИИ ГОТОВЫХ РЕФЕРАТОВ, КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ, выполненных преподавателями московских ВУЗов за период более чем 10-летней работы. Эти работы Вы можете бесплатно СКАЧАТЬ.