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      成為一名原子捕手

      2021-09-23 13:16:00
      科普童話·百科探秘 2021年9期
      關鍵詞:老咪貝西光波

      老咪:老師說,想要觀察一個原子是不可能的,哪怕用光學顯微鏡。

      柯貝西:因為原子比可見光的波長還要小。

      老咪:所以我們永遠不可能觀測到原子嗎?

      柯貝西:當然不是,新西蘭物理學家安德生就創(chuàng)造出一種捕獲并且拍攝一個小小原子的技術。

      為什么用光觀測原子十分困難?

      *光的波長要遠大于單個原子的大小,而光學顯

      微鏡依賴樣品的反射光波來觀察。

      *原子運動得很快,以接近聲音的速度飛來飛去。

      *原子不是獨行俠,喜歡扎堆一起運動。

      讓原子“冷靜”一下

      首先,我們要讓活潑的原子堆安靜下來。安德生想了個絕佳的辦法:激光冷卻技術。

      光的力氣可不小。在微觀世界,尤其是納米級別的微小尺度上,光會像石頭一樣“砸”在原子上。“激光冷卻”就利用了這一現(xiàn)象。只要將一束能量很高的激光迎面打向原子堆,高速運動中的原子就像挨了當頭一棒,冷靜下來,速度減慢到可以觀測的程度

      從多到一

      原子們“冷靜”后,就需要從中“敲”出一個來。這時,“準共振光波”就可以上場了。

      “準共振光波”就是接近原子運動頻率的光波,它可以讓原子群內(nèi)部的原子互相碰撞。不斷重復這個過程,就會撞出單個的原子。

      拍照片嘍

      終于!我們“捉”到了一個原子。為了能拍到它,我們需要一個可以在黑暗的宇宙中,探測到微小光子的太空望遠鏡深空鏡片。

      當原子到達鏡片焦點時,我們發(fā)射一束準共振光,使原子發(fā)出熒光。這時候,透過深空望遠鏡鏡片,就能看見正在發(fā)光的原子模樣。

      “咔嚓!”按下快門,一張原子照片就完成嘍。

      原子精度的未來

      抓住一個原子了,我們能用它來干什么呢?

      單原子控制技術可以讓晶體管的尺寸降到原子級,猜猜到時候電腦、手機會變得多小呢?

      掌握單原子控制技術,還可以深入了解原子反應,創(chuàng)造出自然界不存在的合成分子。

      實現(xiàn)捕捉原子的瘋狂想法一定讓你很振奮吧,只要勇于實踐、探索,就沒有不能完成的夢想哦。

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