一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
1 、加深對(duì)原子能級(jí)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。
2 、學(xué)習(xí)原子與光子的動(dòng)量交換原理， 從而了解光的本質(zhì)。
3 、熟悉光抽運(yùn)的基本原理與技術(shù)。
4 、熟悉中性原子的激光冷卻與俘獲技術(shù)， 將千萬個(gè)原子冷卻到微開量級(jí)溫度。
5 、研究各種物理參量與獲得冷原子溫度的關(guān)系。
6 、直接觀察光與物質(zhì)相互作用的現(xiàn)象。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1975年，Hansch提出了激光冷卻中性原子的思想，其本質(zhì)就是把原子的動(dòng)量轉(zhuǎn)移給光子，從而降低原子的運(yùn)動(dòng)速度。在光與原子相互作用過程中，原子每吸收或發(fā)射—個(gè)光子 ， 都伴隨有Δp＝hk的動(dòng)量變化。如圖1所示，若伴隨吸收的是受激輻射，原子不會(huì)有凈動(dòng)量變化。若伴隨吸收的是自發(fā)輻射，考慮到自發(fā)輻射是各向同性的，此輻射過程使得原子的動(dòng)量變化平均結(jié)果為零，原子就會(huì)得到凈動(dòng)量變化。
圖1 光與二能級(jí)原子作用示意圖
這時(shí)原子受到的輻射壓力只與原子的自身運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，可以用來對(duì)原子進(jìn)行減速和冷卻。如果激光從空間的六個(gè)方向照射原子時(shí)，原子將在空間的任—方向上感受到與自己速度有關(guān)且阻礙原子運(yùn)動(dòng)的輻射壓力。這—個(gè)力將對(duì)原子的運(yùn)動(dòng)起強(qiáng)烈的衰減從而使原子減速。盡管散射力能把原子的速度減下來形成光學(xué)粘團(tuán)，但是并不能把原子囚禁在空間某—特定的區(qū)域。因?yàn)樵铀艿牧χ慌c速度有關(guān)，它會(huì)從光學(xué)粘團(tuán)中逃逸出去。要想把原子囚禁在空間—個(gè)特定的區(qū)域原子必須受到與位置有關(guān)的力。磁光阱中梯度磁場(chǎng)使原子的能級(jí)產(chǎn)生具有空間不均勻的Zeeman位移，原子處于不同的空間位置對(duì)應(yīng)干不同的共振頻率。這樣，光與原子的相互作用不僅與光強(qiáng)有關(guān)，而且依賴原子所在的空間位置（如圖2所示）。
圖2 光與二能級(jí)原子作用示意圖
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡介
1 、學(xué)習(xí)操作光棚反饋激光器，學(xué)習(xí)光棚反饋的調(diào)整方法，實(shí)現(xiàn)激光反饋的最佳耦合。（見光電子實(shí)驗(yàn)系列之實(shí)驗(yàn)十二）
2 、學(xué)會(huì)搭建用于激光穩(wěn)頻的光學(xué)系統(tǒng)（即搭建用于觀測(cè)飽和吸收光譜的光學(xué)系統(tǒng)和電學(xué)系統(tǒng)，并得到其光譜）和電學(xué)系統(tǒng)，并得到用千穩(wěn)頻的頻率誤差信號(hào)。（見高級(jí)光電子實(shí)驗(yàn)一）
3 、學(xué)會(huì)用聲光調(diào)制器的原理和控制光強(qiáng)與頻率的方法。
4 、學(xué)會(huì)光纖耦合的調(diào)節(jié)方法以及傳輸光強(qiáng)的原理。
5 學(xué)習(xí)激光冷卻的基本原理與技術(shù)， 并且學(xué)會(huì)能激光冷卻與俘獲中性原子。
四、實(shí)驗(yàn)簡介
裝置是利用中性原子的激光冷卻與俘獲技術(shù)，將中性原子冷卻到微開量級(jí)的實(shí)驗(yàn)裝置。在原子、分子和光物理領(lǐng)域，中性原子磁光阱已成為制備冷原子樣品的標(biāo)準(zhǔn)方法。中性原子氣室磁光阱的實(shí)現(xiàn)使得制備冷原子樣品變得更加簡單而有效。磁光阱目前已成為冷原子物理、玻色－愛因斯坦凝聚(BEC)、原子光學(xué)、腔量子電動(dòng)力學(xué)、光學(xué)晶格等方面研究的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。因此吸引了許多學(xué)者致力于其理論和實(shí)驗(yàn)的研究。裝置是—種簡單直觀的磁光阱，具有體積小、調(diào)節(jié)方便、便干集成等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)磁光阱中冷原子行為特性的研究，有助于學(xué)生理解光場(chǎng)對(duì)原子的控制，基本物理量的精確測(cè)量，物質(zhì)波干涉和量子統(tǒng)計(jì)現(xiàn)象等，對(duì)于化學(xué)物理，原子分子物理光物理以及凝聚態(tài)物理的研究具有重要的意義。
