物理效应及其应用—其它物理效应.pptx

物理效应及其应用—其它物理效应上式描绘了一个振幅随ｚ的增加而衰减，等相面以速度１／sin１沿Ｘ轴传播的非均匀波－－消逝波。如图６－1（a）所示，
等幅面是平行界面ｚ＝常数的面
等相面是垂直界面Ｘ＝常数的面
如果界面有极微小的起伏，如图６－1（b）所示，则等幅面也跟随着起伏，表面的形貌信息便反映到等幅面形状上了。依上式可知，
Z＝λ/2π√(n1sinθi)2－n22光导纤维内的全反射现在，回到图6-1(a)若在第二种媒质(如空气中)，象图6-1(a)那样，图6-4明两条光纤通过光学隧道效应实现耦会构成迈克逊干涉仪式的光纤通讯系统。图中光耦合器是通过烧融或磨合将两根光纤的一部分靠得很近，在此，可以由光学隧道效应实现耦合。光纤器件有体积小、重量轻、宽频带、容量大等优点，正在军事和高新技术中越来越受到重视。新近，利用光隧道效应原理发展了一种探侧表面形貌的激光光隧道显微镜。由图６－１（ｂ）可见，消逝波的等幅面包含表面形貌信息，用一根光导纤维做成的探针，扫描等幅面，就可得知表面“地形”，因为光隧道效应，光纤探针所到处的全反射受到抑制，有光隧穿进入光纤的光可由光电探测器检测。图６－5表明激光光隧道显微镜的示意方块图，激光束打在样品表面，形成消逝场，第二节弹光效应弹光效应第三节激光致冷和“光镊”效应一个无需调谐光频率的方法是采用两束反向传播的激光照射中性原子，一束与中性原子运动方向相反，一束与中性原子运动方向相同。由于多晋勒效应，中性原子感受到反向传播的光束其频率升高，而同向光束频率降低。对于前者，光子的散射几率较大，所以二者的总效果仍然是在与中性粒子运动的相反方向产生散射力。为了使中性原于的三维运动受到阻尼，需使用三组互相垂直的反向传播的激光束照射中性原子,这样,中性原子各方位的热运动被减慢而冷却，即激光致冷原理。
利用激光冷却原子或离子，使速度减慢甚至静止，用激光已可冷却到“毫升”的范围，新近已用激光使一束钠原子实际上达到了静止状态。激光致冷的主要动机是要消除发光原子一级多普勒频移和二级多普勒频移（对后者，频移与粒子动能成正比），以建立更好的频率标准，已有人建议将光学频标作为下一代原子钟的候选者。频标对计时、导航和精密计量极为重要。
如果使光束的光强形成一定的分布（如高斯型的光强分布），光场从中性粒子诱导的偶极子将趋于移到局部光强极大处，这样一个光束的中心线好象一个中性粒于的“陷阱”，能抓住或陷入冷却的中性粒子，使之随着光束的移动而移动，这光束象一把镊于，这现象称为“光镊”效应。
利用激光的“光镊”效应可以捕获并操纵中性粒子，“光镊”技术在细胞、线粒体和染色体等三个不同生物学层次的研究中有重要的应用，己有人利用“光镊”于将单个DNA分子拉直，观察微生物在光镊中的运动等。第四节麦克斯韦－瓦格纳效应麦克斯韦－瓦格纳效应第五节卡斯米尔效应卡斯米尔效应卡斯米尔效应第六节同位素效应与激光同位素分离同位素效应与激光同位素分离同位素效应与激光同位素分离图６－１０激光同位素分离同位素效应与激光同位素分离第七节正、负电湮灭效应正电子不象电子那样易于为人们观察到，那是因为它在物质中的寿命太短，真是“匆匆湮灭世间”，当一个正电子和一个负电了相遇便会湮灭成了光子。正、负电子湮灭过程可表为
ｅ＋＋ｅ－＝ｎｎ2的整数，
最常见的是湮灭成2个或3个光子。在自由空间正负电子绝不会湮灭成一个光子，因为这样的话，不能使能量守恒和动量守恒都得到满足，只有存在能吸收反冲动量的第三者时才有可能。显然让正电子去撞击大块凝聚物能观察到正、负电子湮灭效应。问题是从哪里得到正电子？
做正、负电于湮灭实验时，是用放射性同位素２２Na、。６４Ｃu、５８Ｃｏ等作为正电子发射源。进入凝聚物的正电子在和物质原子碰撞时，在约１Ps（皮秒）的极短时间内首先失去它的大部分动能。注入的平均射程在10～1000m之间，变慢的正电子在物质中漫游，最终与周围介质中的一个电子发生湮灭，在多数情况下变成了两个能量为511keV的光子。正电子在物质中的平均寿命在100－500Ps间变化，平均寿命反映材料特征。对某些物质，变慢的正电子也可俘获一个电子组成类氢“原子”，称为电子偶素。图６－１２（ａ）表明正电子在凝聚物中湮灭实验的大致过程。实验采用２２Nａ作为正电子源，在射出正电子的几个皮秒内，２２Na核还放射一个能量为１．２８MeV的光子，它可以作为起始信号。正、负电湮灭效应正、负电湮灭效应第八节同步辐射效应同步辐射的可贵特点是：
(１)强度高、稳定性好。一个圆轨道上运动的电子发射光辐射，其辐射强度依赖于电子的能量E和轨道半径Ｒ，辐射功率为

（２）角分布窄。以接近光速做圆运动的电子，其光辐射几乎集中在以电子行进方向（轨道切线方向）为中心的细长光锤内，图中所示辐射的半角宽度：
＝ｍ０Ｃ２／Ｅ，E＝5