SRP om laserkøling i Fysik A og Matematik A
SRP om laserkøling i Fysik A og Matematik A
SRP om emnet Atomar Køling, skrevet i fagene Matematik A og Fysik A.
Opgaven omhandler det at køle atomer ned, og hvordan dette kan bringe nye opdagelser. I denne forbindelse redegør jeg for princippet bag atomare energiovergange, og hvorledes man kan bruge spektrofotometri til at foretage undersøgelser af disse overgange.
Slutteligt undersøger jeg "den lineære Paulfælde", og jeg beskriver partiklers bevægelse i fælden, samt benytte den til at bestemme levetiden for en atomar tilstand i exciterede calcium-40 ioner.
Studienets kommentar
Fagkombinationen er ikke oplyst fra elevens side.
Du kan også få hjælp til dit Studieretningsprojekt i SRP-bogen. Her guider vi dig i alt fra emnevalg og faglige metoder til opbygning af opgaven.
Få den bedste hjælp til SRP med SRP-bogen.
Indhold
Abstract 1
Indledning 1
Introduktion og perspektivering 1
1. Spektralfordelingen af lys ved en overgang imellem to energitilstande 3
1.1. Atomare overgange og energiens kvantisering 3
1.2. Spektroskopi viser spektralfordelingen af lys 4
1.3. Naturlig liniebredde og forbredning af spektrallinien 5
1.4. Udtryk for spektralfordelingen af lys 6
1.5 Udtryk for Gaussprofilens liniebredde til bestemmelse af Dopplerbredden 9
1.6. Sammenligning med den naturlige liniebredde for hydrogenovergangen 11
2. Laserkøling 12
2.1. Dopplerkøling 13
2.2. Impulsoverførsel ved absorption 14
2.3 Kølekraft og køletid 15
3. Den lineære Paulfælde og løsning af bevægelsesligningerne 19
3.1. Problemet med det elektriske potentiale 19
3.2. Løsning af problemet 19
3.3. Gennemgang af Paulfældens opbygning 19
3.4 Approximeret løsning af bevægelsesligningerne i den lineære Paulfælde 22
4. Forsøg med den lineære Paulfælde 25
4.1. Eksperiment: Levetidsmålinger af 40Ca+-ioner i energitilstanden 3 2D5/2 26
Konklusion på atomar køling 32
Kildeangivelse 33
Bilag 1: Billedserie af indfangning til dannelse af ionkrystal 35
Bilag 2: Udtryk for spektralfordelingen af lys med naturlig liniebredde 35
Udtryk for spektralfordelingen ved ”dæmpet harmonisk oscillation” 35
Udtryk for spektralfordelingen ved ”usikkerhedsprincippet” 37
Bilag 3: Bevis for bølgetallet 37
Bilag 4: Bevis for approximationen af den resulterende laserkraft 38
Bilag 5: Bevis for differensation til at opskrive bevægelsesligningen for x 39
Bilag 6: Bevis for middellevetiden via substitution 40
Bilag 7: Eksperimentet om ligevægtspositioner 41
Uddrag
"Indledning:
Jeg har skrevet SRP-opgave om atomar køling med det formål at forstå, hvordan man kan opnå kolde atomer, og hvor dette kan anvendes.
For at give svar på de fem opgaver i opgaveformuleringen vil jeg disponere således:
Jeg vil først kort introducere emnet samt nævne de vigtigste perspektiver ved atomar køling og dermed give et billede af, hvad dette studie bringer af nye opdagelser og anvendelser (opgave 3).
Dernæst vil jeg gennemgå, hvordan atomer opfører sig på atomart plan, og hvordan såkaldte atomare energiovergange kan studeres spektroskopisk (opgave 1-2). Dette skal danne baggrund for det efterfølgende afsnit, hvor jeg vil forklare, hvordan den atomare køling realiseres (opgave 3).
Der vil desuden følge en gennemgang af ionfælder til indfangnig af ladede partikler med udgangspunkt i opbygningen af den lineære Paulfælde, der anvendes på Institut for Fysik og Astronomi (IFA) på Aarhus Universitet (opgave 4).
Jeg vil beskrive partiklers bevægelse i denne fælde og nævne løsninger til, hvordan man indfanger partikler og bringer dem i ligevægt med fælden (opgave 4).
Der vil afsluttende være en eksperimentel del, hvor jeg vil redegøre for et forsøg med den lineære Paulfælde til bestemmelse af en levetid for en atomar tilstand i 40Ca+-ioner (opgave 5)."... Køb adgang for at læse mere Allerede medlem? Log ind
