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激光制冷技術(shù)的原理和發(fā)展

   2023-11-24 子琪149
核心提示:激光制冷從提出至今不過(guò)幾十年的發(fā)展,但其在科研領(lǐng)域做出的貢獻(xiàn)卻是無(wú)可比擬的。它不僅涉及各個(gè)領(lǐng)域,而且通過(guò)超低溫的實(shí)現(xiàn),驗(yàn)證不少理論的完備性,并且通過(guò)超低溫試驗(yàn),使某些比較離奇的設(shè)想成為可能。然而,其也有很多不足,比如說(shuō)冷卻效率不高、冷卻范圍小等,這是值得我們?nèi)ネ晟频摹?/div>

隨著科技的進(jìn)步和人們生活水平的不斷提高,于國(guó)計(jì)民生息息相關(guān)的制冷空調(diào)行業(yè)業(yè)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn),船艇的制冷方試也逐漸暴露出其缺點(diǎn)和不足,尤其是限制破壞臭氧層物質(zhì)和溫室氣體相關(guān)協(xié)定的出臺(tái),對(duì)傳統(tǒng)的制冷方式產(chǎn)生了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。激光制冷具有無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、無(wú)電磁輻射、體積小、重量輕、可靠性高、壽命長(zhǎng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),是我們努力研究的制冷方向,是通向超低溫領(lǐng)域的一個(gè)必不可少的途徑。

 

我們周?chē)囊磺蟹肿雍驮佣荚谶M(jìn)行著永不停息的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),而溫度是表征這種熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度物理量,溫度越高,說(shuō)明其熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,反之,則表示運(yùn)動(dòng)越趨平緩。激光制冷就是利用激光的輻射壓力對(duì)中性氣體原子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻尼,通過(guò)降低這些分子或原子的總體上的熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度來(lái)制冷的。

 

激光制冷原理有兩種:多普勒制冷技術(shù)和反斯托克斯熒光制冷技術(shù)。

 

多普勒冷卻技術(shù)的原理就是通過(guò)激光發(fā)出光子來(lái)阻礙原子的熱運(yùn)動(dòng),達(dá)到冷卻物體的目的。反斯托克斯熒光制冷技術(shù)是正在發(fā)展的新概念的制冷方法。其基本原理是反斯托克斯效應(yīng),利用散射與入射光子的能量差實(shí)現(xiàn)制冷。反斯托克斯效應(yīng)是一種特殊的散射效應(yīng),其散射熒光光子波長(zhǎng)比入射光子波長(zhǎng)短。因此,散射熒光光子能量高于入射光子能量。其過(guò)程可簡(jiǎn)單理解為:用低能量激光光子激發(fā)發(fā)光介質(zhì),發(fā)光介質(zhì)散高能量的光子,將發(fā)光介質(zhì)中的原有能量帶出介質(zhì)而制冷。與傳統(tǒng)制冷方式相比,激光起到了提供制冷動(dòng)力的作用,而散的反斯托克斯熒光則是熱量載體。

 

 

激光制冷從提出至今不過(guò)幾十年的發(fā)展,但其在科研領(lǐng)域做出的貢獻(xiàn)卻是無(wú)可比擬的。它不僅涉及各個(gè)領(lǐng)域,而且通過(guò)超低溫的實(shí)現(xiàn),驗(yàn)證不少理論的完備性,并且通過(guò)超低溫試驗(yàn),使某些比較離奇的設(shè)想成為可能。然而,其也有很多不足,比如說(shuō)冷卻效率不高、冷卻范圍小等,這是值得我們?nèi)ネ晟频摹?/span>

 

在不遠(yuǎn)的未來(lái),隨著激光制冷技術(shù)的發(fā)展,相信這一技術(shù)會(huì)逐漸的走出科研實(shí)驗(yàn)室,慢慢的融入到我們的日常生活。到時(shí)候,我們的冰箱和空調(diào)的樣式一定會(huì)發(fā)生翻天覆地的變化!


 
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