Атомные зеркала: принцип действия и повышение эффективности отражения
Atomic mirror
Атомные зеркала: отражение нейтральных атомов электромагнитными полями или вандерваальсовыми силами. Принцип работы, эффективность, зеркала с рифлением.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
В физике атомное зеркало – это устройство, которое отражает нейтральные атомы аналогично тому, как обычное зеркало отражает видимый свет. Атомные зеркала могут быть изготовлены из электрических или магнитных полей, электромагнитных волн или просто кремниевой пластины; в последнем случае атомы отражаются за счет притягивающих хвостов сил ван-дер-Ваальса (см. квантовое отражение). Такое отражение эффективно, когда нормальная составляющая волнового вектора атомов мала или сопоставима с эффективной глубиной потенциала притяжения (приблизительно, расстояние, на котором потенциал становится сопоставимым с кинетической энергией атома). Для уменьшения нормальной составляющей большинство атомных зеркал изготавливаются с углом скользящего падения. При скользящем падении эффективность квантового отражения может быть увеличена поверхностью, покрытой гребнями (гребневым зеркалом). Набор узких гребней уменьшает силы ван-дер-Ваальса, действующие на атомы со стороны поверхности, и усиливает отражение. Каждый гребень блокирует часть волнового фронта, вызывая дифракцию Френеля. Такое зеркало можно интерпретировать с точки зрения эффекта Зенона. Можно предположить, что атом "поглощается" или "измеряется" на гребнях. Частые измерения (узко расположенные гребни) подавляют переход частицы в полупространство с поглотителями, вызывая зеркальное отражение. При большом расстоянии между тонкими гребнями отражательная способность гребневого зеркала определяется безразмерным импульсом и не зависит от источника волны; следовательно, оно подходит для отражения атомов.
In physics, an atomic mirror is a device which reflects neutral atoms in a way similar to the way a conventional mirror reflects visible light. Atomic mirrors can be made of electric fields or magnetic fields, electromagnetic waves or just silicon wafer; in the last case, atoms are reflected by the attracting tails of the van der Waals attraction (see quantum reflection). Such reflection is efficient when the normal component of the wavenumber of the atoms is small or comparable to the effective depth of the attraction potential (roughly, the distance at which the potential becomes comparable to the kinetic energy of the atom). To reduce the normal component, most atomic mirrors are blazed at the grazing incidence. At grazing incidence, the efficiency of the quantum reflection can be enhanced by a surface covered with ridges (ridged mirror). The set of narrow ridges reduces the van der Waals attraction of atoms to the surfaces and enhances the reflection. Each ridge blocks part of the wavefront, causing Fresnel diffraction. Such a mirror can be interpreted in terms of the Zeno effect. We may assume that the atom is "absorbed" or "measured" at the ridges. Frequent measuring (narrowly spaced ridges) suppresses the transition of the particle to the half space with absorbers, causing specular reflection. At large separation between thin ridges, the reflectivity of the ridged mirror is determined by dimensionless momentum , and does not depend on the origin of the wave; therefore, it is suitable for reflection of atoms.