冷原子钟，顾名思义，冷原子做成的钟（这看起来像一句废话）。好，那要解释这个东西就可以分为二个方面：什么是冷原子？然后如何能成为钟表？

激光冷却

冷原子就是冷却的原子，那如何来冷却原子，用激光（激光的确是个好东西）。在光学基础知识大讲堂第1期：什么是光镊中就提到过，激光与物质相互作用的时候会发生力学效应，我们通常称之为光压。用中学的力学知识分析的话，就是光子具有一定的动量，方向为光的传播方向，如果和原子发生碰撞，那么会把能量传递给原子。举个栗子，一个粒子朝你飞来，那如何让他停下来，自然是对着粒子的传播方向施加一个力，让它减速。好，问题又来了？那我们如何知道这个粒子往哪个方向运动，答案是不知道，因为分子做的是无规则的布朗运动（中学物理知识）。但这不是关键，我们只要能够让它减速就行，不需要知道它具体的运动轨迹，换句话说，它要怎么跑，我就不让它怎么跑。这里插一句，物质的温度来自于本身的热运动，如果原子运动得少了，自然温度就变低了，所以称之为激光冷却。

     关键时刻终于到了，我们如何让光阻止原子的运动。我们都知道，原子有能级的概念，满足一定能量的光子才能被原子吸收，少一点都不行（参考爱因斯坦的光电效应）。这是其一，其二是光的多普勒效应。何谓多普勒效应，举得例子，小明和小红相向运动（对着走），速度都是1m/s，假设小明是粒子，小红是光子，从我们的角度看，光子的速度是1m/s，但是对于粒子来说，光子的速度是2m/s。额，自然这个比喻不怎么恰当，光子的速度永远都是3×10^8 m/s，所以改变的其实是光的波长（即频率），自然改变了频率就是改变了光子的能量。现在，我们把这二者结合起来，让激光发出比原子能级跃迁的能量少一点点（现在的技术确实能做到这一点），那么如果粒子不动，自然不会吸收光子，如果它朝任何一个方向运动，自然让相向而行的激光达到能级跃迁的能量，然后吸收光子（即与这些光子发生碰撞），而同向运动的光子频率降低，光子能量不足以被吸收，从而减慢粒子的运动。

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