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激光制冷技术的原理和发展

   2023-11-24 子琪101
核心提示:激光制冷从提出至今不过几十年的发展,但其在科研领域做出的贡献却是无可比拟的。它不仅涉及各个领域,而且通过超低温的实现,验证不少理论的完备性,并且通过超低温试验,使某些比较离奇的设想成为可能。然而,其也有很多不足,比如说冷却效率不高、冷却范围小等,这是值得我们去完善的。

随着科技的进步和人们生活水平的不断提高,于国计民生息息相关的制冷空调行业业面临着新的机遇和挑战,船艇的制冷方试也逐渐暴露出其缺点和不足,尤其是限制破坏臭氧层物质和温室气体相关协定的出台,对传统的制冷方式产生了严峻的考验。激光制冷具有无振动、无噪音、无电磁辐射、体积小、重量轻、可靠性高、寿命长、环保等优点,是我们努力研究的制冷方向,是通向超低温领域的一个必不可少的途径。

 

我们周围的一切分子和原子都在进行着永不停息的无规则热运动,而温度是表征这种热运动剧烈程度物理量,温度越高,说明其热运动越剧烈,反之,则表示运动越趋平缓。激光制冷就是利用激光的辐射压力对中性气体原子的热运动产生阻尼,通过降低这些分子或原子的总体上的热运动的剧烈程度来制冷的。

 

激光制冷原理有两种:多普勒制冷技术和反斯托克斯荧光制冷技术。

 

多普勒冷却技术的原理就是通过激光发出光子来阻碍原子的热运动,达到冷却物体的目的。反斯托克斯荧光制冷技术是正在发展的新概念的制冷方法。其基本原理是反斯托克斯效应,利用散射与入射光子的能量差实现制冷。反斯托克斯效应是一种特殊的散射效应,其散射荧光光子波长比入射光子波长短。因此,散射荧光光子能量高于入射光子能量。其过程可简单理解为:用低能量激光光子激发发光介质,发光介质散高能量的光子,将发光介质中的原有能量带出介质而制冷。与传统制冷方式相比,激光起到了提供制冷动力的作用,而散的反斯托克斯荧光则是热量载体。

 

 

激光制冷从提出至今不过几十年的发展,但其在科研领域做出的贡献却是无可比拟的。它不仅涉及各个领域,而且通过超低温的实现,验证不少理论的完备性,并且通过超低温试验,使某些比较离奇的设想成为可能。然而,其也有很多不足,比如说冷却效率不高、冷却范围小等,这是值得我们去完善的。

 

在不远的未来,随着激光制冷技术的发展,相信这一技术会逐渐的走出科研实验室,慢慢的融入到我们的日常生活。到时候,我们的冰箱和空调的样式一定会发生翻天覆地的变化!


 
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