消多普勒饱和吸收激光稳频教学实验平台

激光器是原子磁强计、原子陀螺仪等量子传感器的核心部件。量子传感器通过激光、磁场等与原子的相互作用,实现对相应物理量的高精度测量。激光频率优化及稳定是实现量子精密测量的关键技术。该文在理解原子能级跃迁、激光饱和吸收稳频原理基础上,搭建了消多普勒激光饱和吸收稳频教学实验平台,通过扫描铷原子的消多普勒饱和吸收光谱,将激光频率锁定在铷原子的D1线上,获得了频率高度稳定的激光输出。该平台能够使学生直接观测原子吸收与激光频率稳定的过程,有助于学生对激光与原子相互作用的深入理解以及实验动手能力的提升,为研究生和本科生的相关课程教学提供了有力支撑。     

玻尔理论应讲清的两个问题

一、光子使原子发生能级跃迁与实物粒子 (如质子、电子等 )使原子发生能级跃迁的区别 .用具有一定能量的光子、实物粒子都能使原子发生跃迁 ,处于基态 (或激发态 )的原子受光子照射或被实物粒子轰击是怎样跃迁的 ?它们又有何区别呢 ?下面分析光子使原子发生能级跃迁的实质 .根据量子观点 ,光子是一份一份的 ,光子的能量 hν也是一份一份的 ,每一份光子 ,每一份光子的能量均不可“分”.用光子 (电磁波 )作用到原子上 ,使原子发生跃迁 ,就必须满足“hν=En- Ek”(光子能量超过原子电离所需能量除外 ) ,只有频率ν=( En- Ek) /h的光子才能使 …     

伟大探索 光辉成就——诺贝尔物理学奖获得者简介

1932年—海森伯海森伯(Werner Heisenberg1901-1976)因创立量子力学和应用该理论发现氢的同素异形体,获得了1932年度诺贝尔物理学奖。1925年,海森伯(右图)利用矩阵代数,建立了一套量子力学理论体系,这就是量子理论中的矩阵力学。7月29日,他写成了《关于解释运动学和力学的量子理论》,标志着量子力学的正式创立,这一天也被称为“量子力学诞生日”。当时,许多物理学家都认为经典力学规律不可能正确地应用于原子中的高速运动,需要用新的思想来解释原子和分子中的微观过程。海森伯从一些可直接观察的物理量出发,用数学中的矩阵,将光谱学中的频…     

氢原子的能量及其变化

玻尔在卢瑟福的原子核式结构学说的基础上,把普朗克的量子理论运用到原子系统上,创立了新的原子理论.玻尔的原子理论对初学者来说最感困惑的是讨论原子的能量及其变化问题.对此,笔者充分利用课本资源,发挥课本对原子势能提示的功效,对原子能量公式进行了推导,原子能量变化进行了讨论,较好地解决了学生存在的问题.     

1932年——海森伯

海森伯(Werner Heisenberg1901-1976)因创立量子力学和应用该理论发现氢的同素异形体,获得了1932年度诺贝尔物理学奖。1925年,海森伯(右图)利用矩阵代数,建立了一套量子力学理论体系,这就是量子理论中的矩阵力学。7月29日,他写成了《关于解释运动学和力学的量子理论》,标志着量子力学的正式创立,这一天也被称为“量子力学诞生日”。当时,许多物理学家都认为经典力学规律不可能正确地应用于原子中的高速运动,需要用新的思想来解释原子和分子中的微观过程。海森伯从一些可直接观察的物理量出发,用数学中的矩阵,将光谱学中的频率、强度和极化…     

浅谈从经典泊松括号到量子对易关系的过渡

经典力学的研究方法和表达形式为量子力学及量子场论提供了一整套可供借鉴的理论体系。特别是在海森伯“表象”中,经典理论同量子理论之间的形式上的相似尤其显著,根据量子力学假设,对于经典体系的每一个物理量,有一个量子体系的物理量与之相对应。唯一的差别在于经典体系的物理量是一些服从普通代数规则的量,而量子体系的物理量是一些服从非对易代数规则的算符。但是,只要我们能够认为非对易代数的表示式与普通代数的表示式是一致的,量子化的物理量的运动方程同它们的经典模拟的运动方程就是一致的。     

碱金属气室参数测试教学实验平台搭建北大核心

碱金属气室是原子磁强计、原子陀螺仪、原子钟等量子传感器的核心敏感元件,其内部的碱金属原子蒸汽通过与激光、磁场等相互作用,实现对物理量的高精度测量。实验室搭建了针对一类高温、高压碱金属气室的参数测试教学实验平台,该平台通过测量激光吸收光谱,获得气室内部缓冲气体的压强以及碱金属原子蒸汽的原子数密度。该平台使学生能够直接观察到激光与原子的相互作用,有助于学生加深对碱金属气室的理解以及培养学生的实验动手能力,同时也为研究生和本科生的相关课程提供了有力支撑。     

微腔中原子的布局几率

自从1996年Scully等人首次研究了用超冷原子注入微波激射后,一种全新的诱导辐射Mazer便成了量子光学的研究热点.应用双光子Jaynes-Cummings模型,在相干态下,研究了原子的布局几率.当原子运动从经典区域进入量子区域时,原子的布局几率出现明显的变化.同时又计算了在热原子区域,原子布局的塌崩和恢复现象的恢复周期及超冷原子区域出现的共振反峰的共振时间.     

单JC原子与孤立原子耦合模型中量子隐形传态的研究

本文利用单JC原子与孤立原子的纠缠态作为量子隐形传态的信道,给出标准和非标准量子隐形传态协议下传递单量子比特态时平均保真度的解析表达式,研究其随原子与腔之间的耦合强度、初始纠缠态及光子数等系统参数的变化情况.计算结果表明,在标准和非标准量子隐形传态协议下传递单量子比特态时可以实现较好的量子隐形传态.     

连续变化的观点在物理解题中的运用

物体变化的连续性,决定于其基本单位即量子运动的连续性.然而这些基本单位又是可以再分的,又是由更小的量子组成的,而这些更小的量子之间必然存在着相互作用.而各个量子之间的相互作用是连续的,从而造成了各个量子之间要进行运动就一起运动的连续现象.相对于整个物体来说,这些更小的量子都是一起运动的,是可以视为一个整体的,所以自然就形成了连续运动的现象.所谓连续变化的观点由以下认识构成:来回变化的过程是连续的,变化的过程有着量变到质变的特点,连续变化的起点和终点可以认为是极端的情况.运用该观点分析讨论某些物理问题不仅简单易行,而且可以深刻地理解物理概念和物理规律.     

量子场重整化的物理基础

量子场重整化是根据粒子,波动二相性,是非线性相互作用引起的,消除传播子奇异性得到量子场反应难度γＢ,这个新物理量已在强子产生实验中被观察到。     

激光场与三个两能级原子相互作用的全量子理论分析

本文用全量子理论研究激光场与三个原子的相互作用。在不同的初始条件下,得到了光子数和原子状态各自随时间的变化关系。光子数很大时,全量子理论结果与半经典理论结果是一致的。     

大学普通物理教学改革之我见

物理学是一门研究物质基本结构、相互作用和最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科.本世纪初以来,物理学有惊人的发展.1900年普朗克提出作用量子,     

激光场与原子相互作用

本文用量子理论研究激光场与三个原子的相互作用。当初始条件为激光场中有N个光子,而三个原子都处于高能级时,得到了光子数和原子状态各自随时间的变化关系。光子数很大时,量子理论结果与半经典理论结果是一致的。     

谈物理量的突变问题

物理量的突变是指该物理量从某一值变到另一不连续的值经历的时间之短以致我们认为时间可以忽略不计,与之相对应的另一种情况是过渡过程,物理量从某一值到另一值经历的时间较长,不能忽略不计(或者说物理量的变化是连续的,不能发生突变). 高三的学生进入总复习以后,对与物理量的突变有关的题目时有所见,提出:“哪些量能够突然变化?哪些量不能突然变化?”这样的间题是自然的.如果教师有意将这类问题归纳汇集,介绍给学生,对学生理解这类题目,会收到较好的效果.本文举例谈点滴看法,供参考。     

玻尔理论的应用——原子跃迁需注意的四个问题

玻尔的氢原子理论,把量子观念引入到原子系统中,很好地解释了氢原子和类氢原子光谱,是经典物理向量子力学过渡的一个跳板,也是今后学习现代物理的基础.原子的能级跃迁及其光子的发射和吸收是高考的热点.     

利用三脚型人工原子的共振激发实现几何相位门

考虑了由SQUID量子电路构成的三脚型四能级人工原子,利用共振激光脉冲获得几何相位门. 阐明了量子态几何相位的形成,其变化可由三束激光脉冲波形、相对强度及其相位来控制. 同时,基于几何相位,给出了实现单量子比特门、Hadamard门和两量子比特受控非门的方案.     

世界近、现代的物理学家

(1)普朗克(M.Planck,1858—1947年)德国著名物理学家、现代物理学的奠基人之一。1900至1901年,他提出了量子假说,对量子论的发展产生了重大影响。他对相对论力学、热力学和统计物理学的发展也做出了重要贡献。(2)卢瑟福(E.Rutherford,1871—1937年)英籍新西兰物理学家。1911年,他发现了原子核的存在,并提出了原子行星模型。1919年,他首次发现了元素的人工嬗变,于1920年预言中子的存在.(3)爱因斯坦(A.Einstein,1879—1955年)伟大的美籍德国物理学家。他在物理学方面的主要贡献是创立了相对论,提出了空间、时间和物     

普朗克量子假设

经典统计理论应用到热辐射时发现理论与实际不符合。为了克服这个困难,普朗克(Planck)在1900年引入了量子假设。本文较详细地讨论了经典统计理论如何与实际不符及普朗克又如何克服了这个困难。     

角速度能表示速度方向变化快慢吗？

本刊2010年第3期刊登了“向心加速度表示速度方向变化的快慢吗？”一文,以下简称文[1],该文认为“向心加速度不能反映速度方向变化的快慢,而角速度才是反映速度方向变化快慢的物理量”．同时持这一观点的还有其他一些文献,对此,笔者难以认同,我们认为用角速度作为反映速度方向改变的物理量是不恰当的,理由如下：