लेजर कूलिंग क्या है? | सिद्धांत | 4 महत्वपूर्ण तकनीक | उपयोग

लेजर कूलिंग क्या है? | सिद्धांत | 4 महत्वपूर्ण तकनीक | उपयोग

लेजर ठंडा

लेजर शीतलन क्या है?

लेजर कूलिंग परमाणु और आणविक नमूनों को ठंडा करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक को निरपेक्ष शून्य तापमान तक संदर्भित करता है। लेज़र कूलिंग की तकनीक इस तथ्य पर आधारित है कि एक परमाणु (किसी भी धातु के नमूने में) अपनी गति (और ऊर्जा) को तब परिवर्तित करता है जब वह एक फोटॉन को अवशोषित और फिर से उत्सर्जित करता है। एक परमाणु या अणु टुकड़ी का थर्मोडायनामिक तापमान उनकी गति या वेग में विचरण पर निर्भर करता है। जब कणों के वेग समरूप होते हैं, तो उनका सामूहिक तापमान कम होता है। इस थर्मोडायनामिक सिद्धांत को आणविक या परमाणु नमूनों पर लेजर कूलिंग तकनीकों के संचालन के लिए परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ जोड़ा जाता है।

लेज़र कूलिंग का सिद्धांत क्या है?

लेजर कूलिंग मुख्य रूप से इस तथ्य पर आधारित है कि एक परमाणु (किसी भी धातु के नमूने में) अपनी गति (और ऊर्जा) को तब परिवर्तित करता है जब वह एक फोटोन को अवशोषित और फिर से उत्सर्जित करता है। लेजर कूलिंग के लिए, परमाणु संक्रमण द्वारा उत्सर्जित तरंग की आवृत्ति के नीचे लेजर की आवृत्ति को ट्यून किया जाता है। जब परमाणु लेजर बीम के पास जाता है, तो डॉपलर प्रभाव के परिणामस्वरूप परमाणु के संबंध में प्रकाश की आवृत्ति बढ़ जाती है। इसलिए, लेजर बीम की ओर बढ़ने वाले परमाणुओं में एक फोटॉन को अवशोषित करने की संभावना बढ़ जाती है। आक्षेप तब होता है जब परमाणु लेजर बीम से दूर चले जाते हैं।

डॉपलर प्रभाव क्या है?

डॉपलर प्रभाव या डॉपलर शिफ्ट वेव स्रोत के साथ घूम रहे पर्यवेक्षक के संबंध में एक लहर की आवृत्ति में परिवर्तन को संदर्भित करता है। जब स्रोत से तरंगें एक पर्यवेक्षक के पास आती हैं, तो प्रत्येक तरंग पिछली लहर की तुलना में थोड़ा कम समय लेती है। इसलिए, पर्यवेक्षक के पास आने वाली लगातार तरंग शिखा का समय कम हो जाता है। इसलिए, आवृत्ति बढ़ जाती है। इसके विपरीत, जब तरंग स्रोत पर्यवेक्षक से दूर जाता है, तो टाइमपेन बढ़ जाता है और आवृत्ति कम हो जाती है।

लेजर कूलिंग क्या है? | सिद्धांत | 4 महत्वपूर्ण तकनीक | उपयोग
एक स्रोत द्वारा उत्सर्जित तरंगें दाईं ओर से बाईं ओर चलती हैं। फ्रिक्वेंसी दाएं से बाएं ओर बढ़ती है। छवि स्रोत: मूल!टस्करवेक्टर: तातारडॉपलर प्रभाव आरेखसीसी द्वारा एसए 3.0

लेजर शीतलन के प्रकार क्या हैं?

लेजर शीतलन की विभिन्न तकनीकें हैं:

डॉपलर ठंडा:

डॉपलर ठंडा सबसे अधिक इस्तेमाल किया लेजर शीतलन तकनीक। डॉपलर कूलिंग में प्रकाश की आवृत्ति को थोड़ा नीचे ट्यूनिंग करना शामिल है इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण एक परमाणु में। जब परमाणु डॉपलर प्रभाव के कारण प्रकाश के स्रोत की ओर बढ़ते हैं तो परमाणु अधिक फोटोन को अवशोषित करते हैं क्योंकि प्रकाश कम आवृत्ति पर पहुंच जाता है। इसलिए, परमाणु अधिक फोटॉनों को बिखेरते हैं और हर बार फोटॉन की गति के बराबर गति खो देते हैं। गति में कमी के साथ, परमाणुओं की गतिज ऊर्जा कम हो जाती है, जिससे नमूने का समग्र तापमान डॉपलर शीतलन सीमा तक कम हो जाता है (जो लगभग 150 माइक्रोकेल्विन है)

लेजर ठंडा
डॉपलर कूलिंग का प्रदर्शन। छवि स्रोत: रिकी ६ RickRubidium85 लेजर शीतलनसार्वजनिक डोमेन के रूप में चिह्नित किया गया है, और अधिक विवरण विकिमीडिया कॉमन्स

शीतलक शीतल:

Sisyphus को ठंडा करने के रूप में भी जाना जाता है ध्रुवीकरण ढाल ठंडा। यह लेजर शीतलन तकनीक का एक प्रकार है जिसमें परमाणु या अणु नमूने पर ओर्थोगोनल ध्रुवीकरण वाले दो काउंटर-प्रचारित लेजर बीम की चमक शामिल है। दो हस्तक्षेप करने वाले लेजर बीम के परिणामस्वरूप एक स्थायी लहर उत्पन्न होती है। परमाणुओं में गतिज ऊर्जा कम होती जाती है क्योंकि वे उच्च क्षमता की ओर खड़े तरंग के साथ चलते हैं। अधिकतम क्षमता पर, ऑप्टिकल पंपिंग परमाणुओं को कम ऊर्जा वाली स्थिति में ले जाती है, जो संभावित ऊर्जा को हटाती है। डॉपलर शीतलन सीमा के नीचे परमाणुओं के ठंडा होने की दिशा में ऊर्जा का यह नुकसान योगदान देता है।

लेजर कूलिंग क्या है? | सिद्धांत | 4 महत्वपूर्ण तकनीक | उपयोग
Sisyphus शीतलन सिद्धांत का प्रदर्शन। परमाणु गतिमान तरंग के साथ एक उच्च क्षमता की ओर बढ़ते हैं और फिर कम क्षमता पर वापस भेजे जाते हैं। छवि स्रोत: http://By Stefan.Original uploader was StefanPohl at German Wikipedia – selbst gemalt, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23028193

हलका साइडबैंड ठंडा:

रिजॉल्व्ड साइडबैंड कूलिंग लेजर कूलिंग तकनीकों का एक और प्रकार है जो डॉपलर कूलिंग सीमा के नीचे कसकर बंधे हुए आयनों और परमाणुओं को ठंडा करने में माहिर है। रिज़ॉल्व्ड साइडबैंड कूलिंग को आमतौर पर परमाणुओं को उनके प्रेरक में फंसाने के लिए डॉपलर कूलिंग के आवेदन के बाद आयोजित किया जाता है निम्नतम अवस्था। ठंडा परमाणु तब एक अच्छा क्वांटम मैकेनिकल हार्मोनिक ऑसिलेटर माना जाता है। इस तकनीक में, लेजर बीम की आवृत्ति को कम लाल साइडबैंड से ट्यूनिंग करके ठंडा किया जाता है।

लेजर कूलिंग क्या है? | सिद्धांत | 4 महत्वपूर्ण तकनीक | उपयोग
सुलझे हुए साइडबैंड कूलिंग का प्रदर्शन। नीला: डॉपलर कूलिंग, रेड: साइडबैंड कूलिंग पाथ, येलो: सहज क्षय, हरा: स्पिन ध्रुवीकरण स्पंदन चित्र छवि: बटाबकोवZeeman विभाजन के साथ सीए 40 आयन की आंतरिक संरचनासीसी द्वारा एसए 3.0

रमन साइडबैंड ठंडा:

रमन साइडबैंड कूलिंग एक उप-कॉइल कूलिंग तकनीक को संदर्भित करता है जो ऑप्टिकल तरीकों का उपयोग करके डॉपलर शीतलन सीमा के नीचे परमाणुओं को ठंडा करता है। रमन शीतलन में, प्रक्रिया एक मैग्नेटो-ऑप्टिकल जाल में मौजूद परमाणुओं से शुरू होती है। यदि परमाणुओं की साइटें एक जाली जाल में परिवर्तित हो सकती हैं यदि ऑप्टिकल जाली के लेजर पर्याप्त शक्तिशाली हैं। हार्मोनिक ऑसिलेटर के एक स्तर पर परमाणुओं के फंसने की संभावना है। रमन साइडबैंड कूलिंग का मुख्य लक्ष्य जाली के परमाणुओं को हार्मोनिक क्षमता की जमीनी अवस्था में रखना है। यह कम तापमान पर परमाणुओं का उच्च घनत्व प्रदान करता है।

लेजर कूलिंग क्या है? | सिद्धांत | 4 महत्वपूर्ण तकनीक | उपयोग
रमन साइडबैंड कूलिंग प्रदर्शन। छवि स्रोत: लकोरमैनरमनसाइडबैंड कूलिंगसीसी द्वारा एसए 3.0

लेजर कूलिंग के उपयोग क्या हैं?

लेजर कूलिंग का उपयोग मुख्य रूप से प्रयोगात्मक उद्देश्यों के लिए किया जाता है। क्वांटम भौतिकी प्रयोगों में अल्ट्रैकोल्ड परमाणुओं की आवश्यकता होती है जो लेजर कूलिंग द्वारा उत्पन्न होते हैं। बोस-आइंस्टीन संघनन जैसे क्वांटम प्रभाव को पूर्ण शून्य तापमान के पास परमाणुओं की आवश्यकता होती है। इससे पहले, लेजर शीतलन केवल परमाणुओं पर आयोजित किया गया था। हालाँकि, आजकल लेजर कूलिंग को अधिक जटिल प्रणालियों जैसे कि डायटोमिक अणु या मैक्रो-स्केल ऑब्जेक्ट पर किया जाता है। क्वांटम कणों के अध्ययन में लेजर कूलिंग ने बहुत योगदान दिया है।

लेज़रों की यात्रा के बारे में अधिक जानने के लिए https://lambdageeks.com/laser-physics/

संचारी चक्रवर्ती के बारे में

लेजर कूलिंग क्या है? | सिद्धांत | 4 महत्वपूर्ण तकनीक | उपयोगमैं एक उत्सुक सीखने वाला हूं, वर्तमान में एप्लाइड ऑप्टिक्स और फोटोनिक्स के क्षेत्र में निवेश किया गया है। मैं SPIE (प्रकाशिकी और फोटोनिक्स के लिए अंतर्राष्ट्रीय समाज) और OSI (ऑप्टिकल सोसाइटी ऑफ इंडिया) का एक सक्रिय सदस्य भी हूं। मेरे लेखों का उद्देश्य गुणवत्ता विज्ञान अनुसंधान विषयों को सरल और ज्ञानवर्धक तरीके से प्रकाश में लाना है। अनादि काल से विज्ञान विकसित हो रहा है। इसलिए, मैं विकास में टैप करने और इसे पाठकों के सामने प्रस्तुत करने की पूरी कोशिश करता हूं।

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