在很多人的理解中,激光是一种能量密度极大的光源,具有方向性好、亮度高、单色性好和高能量密度等特点!
在谈到激光的时候,你会不会第一时间想到的是《星球大战》中的激光剑,激光武器?
激光可以制冷,甚至可以冷冻原子。
说起激光,很多人都会想起激光武器那可怕的能量,它可以在远距离穿透敌方护甲,烧毁目标卫星,甚至将对方摄像头或其他传感器致盲。工业上激光的应用更为广泛,例如使用二氧化碳激光器可以轻松切割钢板。因此通常情况下激光给大家的印象就是高能量密度带来高温,使得目标物体急剧升温,是目标物体熔化甚至气化。
但其实激光不仅用于加热升温,也被利用与制冷当中,而且制冷效果惊人,可以达到零下两百多摄氏度,非常接近开氏温标中的绝对零度(物理学上的理论最低温度)。这是人类目前科技能够达到的最低温度。
那么激光为什么能够制冷呢?这就得从物体温度的实质说起了。其实物体的温度是微观粒子振动强度的宏观表现。当组成一个物体的微观粒子振动非常剧烈,那么物体的温度就高;同理,若是微光粒子的振动非常微弱,那么物体的温度就很低。
因此激光制冷的原理就呼之欲出了:就如同我们荡秋千游戏中,施加推力的方向若是与秋千运动方向一致,那么秋千会越荡越高;若是施加推力的方向与秋千运动方向相反,则秋千受到的力就变成了阻力,越荡越趋于停止。使用激光造成一个光子海洋,使原子在其中振动时总是处于阻力中,那么原子的振动就会越来越慢,最终趋于停止,非常接近绝对零度。
不过这种方案目前只能针对微区实现绝佳的制冷效果,对宏观物体还没有什么有效的方式。
PS:未经同意不得转载(图片来源网络)