Efeito Kapitza-Dirac


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Difração em uma onda estacionária

A segunda grade de difração no interferômetro é usado para difratar as moléculas com o efeito Kapitza-Dirac.

Se nós refletirmos um feixe de luz laser perpendicularmente a um espelho, os feixes de luz contra-propagantes formarão uma onda estacionária, que pode ser usada como uma grade de difração. Pjotr Kapitza and Paul Dirac previram este efeito em 1933 para a difração de elétrons em extensas grades de difração (Difração de Bragg). Este efeito foi somente visto em 2001 no grupo do cientista Herman Batelaan em Lincoln, Nebraska. Outra versão do efeito Kapitza-Dirac foi observado em 1980 no MIT no grupo do cientista David Pritchard. Eles difrataram átomos em uma onda estacionária. Nós usamos um efeito similar com moléculas.

No KDTLI, a onda de luz estacionária age como uma grade de fase. Cada molécula pode passar a grade e sua função de onda recebe um deslocamento de fase dependente da posição. A rápida oscilação do campo elétrico da luz induz a formação de um momento de dipolo na molécula polarizável. Isto, portanto, acelera-a na mesma direção do laser de alta intensidade. Dependendo da intensidade do laser, as moléculas são aceleradas com maior ou menor força.

Se as moléculas passarem através da grade de luz, elas possuirão uma translação da fase dependente da posição na onda estacionária e da intensidade do laser.

No simulador abaixo, o deslocamento de fase das frentes de ondas é visualizado. As frentes de onda moduladas se sobrepõem e formam um padrão de interferência que podemos observar na terceira grade de difração.

Não podemos confundir a translação de fase com o padrão de densidade das moléculas na terceira grade. Somente no nosso específico setup Talbot Lau, com grades idênticas de períodos D1=D2, o período da luz é idêntico à distância entre os máximos da distribuição de densidade molecular na posição de G3.


Potência do laser - +

O uso de grades de luz é benéfico, pois a frequência e, portante, o gradeamento são definidos precisamente. As teorias de interação são bem entendidas e os parâmetros experimentais podem ser facilmente mudados. Adicionalmente, todas as moléculas podem passar pela onda estacionária sem perdas.

Efeito Kapitza-Dirac

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