Halbleiterkühlung
Laser stoppt Schwingungen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Gase kühlen
Die Temperatur eines Gases drückt sich in der (ungeordneten) Bewegung (Brownsche Bewegung) der Atome aus. Je größer die mittlere Geschwindigkeit der Atome in einem Gas ist, desto heißer ist es. Die Geschwindigkeit der Atome kann durch geschickten Beschuss mit Lichtquanten (Photonen) verringert werden. Trifft ein Photon auf ein Atom, so kann es absorbiert werden, dabei geht ein Hüllenelektron in einen angeregten Zustand über. Dieser kann nach einer Zeit zerfallen, dabei wird ein Photon in eine zufällige Richtung abgegeben (spontane Emission). Das Atom erhält, aufgrund der Impulserhaltung, bei jeder Absorption und Emission einen kleinen Rückstoß.
Bestrahlt man nun Atome mit einem Laser, dann kann jedes einzelne Atom nacheinander eine sehr große Zahl von Photonen streuen. Dabei geht der Rückstoß bei der Absorption immer in dieselbe Richtung und hat daher im Mittel über viele Photonenstreuungen einen großen Effekt, während der bei der Emission auftretende Rückstoß immer in eine andere Richtung geht und sich über die Zeit aufhebt. Durch Ausnutzung des Dopplereffekts lässt sich erreichen, dass Atome, die mit Laserlicht aus allen Richtungen bestrahlt werden, hauptsächlich Photonen aus dem Strahl absorbieren, auf den sie sich zubewegen. Die resultierende Kraft ist der Bewegungsrichtung der Atome entgegengesetzt und bremst sie dadurch ab. Die mittlere Geschwindigkeit nimmt mit der Zeit ab, das Gas wird kälter.
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