Đề tài sự tương tự cơ của hiện tượng trong suốt cảm ứng điện từ

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH -  - NHĨM ĐỀ CƯƠNG MƠN HỌC ĐỀ TÀI: SỰ TƯƠNG TỰ CƠ CỦA HIỆN TƯỢNG TRONG SUỐT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ BÀI TẬP NHĨM MƠN: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TP.HỒ CHÍ MINH, Năm 2023 BỘ CƠNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - - NHĨM ĐỀ CƯƠNG MƠN HỌC ĐỀ TÀI: SỰ TƯƠNG TỰ CƠ CỦA HIỆN TƯỢNG TRONG SUỐT CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ BÀI TẬP NHĨM MƠN: NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Hoàng Minh Đồng Lớp danh nghĩa: 13DHCDT01 1.Nguyễn Phương Thùy - 2032225079 2.Vũ Thành Đạt - 2003220878 Huỳnh Thị Quỳnh Như - 2027223505 Đào Bá Phi Dũ - 2003220640 Võ Trọng Kiệt - 2025221915 TP.HỒ CHÍ MINH, Năm 2023 MỤC LỤC: M ỞĐẦẦU TỔNG QUAN 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tưEng nghiên cứu 2.2 Giới hạn phạm vi nghiên cứu .9 2.3 Phương pháp nghiên cứu KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO .12 MỞ ĐẦU Môi trường nguyên tử thưởng hấp thụ mạnh ánh sáng có tần số trùng với tần số chuyển mức nguyên tử Tuy nhiên, môi trường chứa nguyên tử ba mức lượng kích thích hai trường laser (một laser dị có cường độ yếu laser liên kết có cường độ mạnh) vào hai dịch chuyển có mức chung đáp ứng quang học môi trường chùm laser dị điều khiển chùm laser liên kết Nghĩa là, điều khiển chùm laser liên kết môi trường trở nên suốt chùm laser dò tần số cộng hưởng, tượng gọi suốt cảm ứng điện tử -EIT EIT đề xuất lý thuyết năm 1989 quan sát thực nghiệm năm 1991 nhóm nghiên cứu Harris Stanford, Mĩ Bản chất vật lí hiệu ứng EIT giao thoa lượng tử biên độ xác suất dịch chuyển theo nhánh kích thích khác chùm laser dò Bên cạnh thay đổi hệ số hấp thụ hệ số tán sắc thay đổi môi trường EIT Hệ làm giảm vận tốc nhóm ánh sáng hay chí làm dừng hồn tồn ảnh sáng lan truyền qua mơi trường Một số ứng dụng điển hình EIT phát laser khơng đảo lộn cư trú, thơng tin lượng tử máy tính lượng tử, nhớ lượng tử, chuyển mạch quang, tăng cường phi tuyến Kerr, v.v Trong vài thập kỷ qua, nghiên cứu tượng tự mô tả lượng tử cổ điển tượng vật lý đạt hữu ích cho việc hiểu khái niệm vật lí ứng dụng mơ hình lí thuyết khác Điều quan trọng ý tương tự có thực tế mơ hình tốn học tương tự áp dụng cho tượng lượng tử cổ điển lí thuyết thực chất khác hình thức lẫn khái niệm TỔNG QUAN 1.1 Lí chọn đề tài Trong vật lí thường gặp tượng chùm ánh sáng kết hợp vào mơi trường ngun tử đường cong hấp thụ đạt cực đại tần số cộng hưởng với dịch chuyển nguyên tử, đường cong tán sắc giảm qua điểm (tán sắc dị thường) tn theo mơ hình Lorentz Tuy nhiên, đưa thêm chùm ánh sáng kích thích kết hợp thứ hai lên hệ nguyên tử hệ số hấp thụ giảm chí tới khơng xung quanh miền tần số cộng hưởng, đồng thời hệ số tán sắc tăng lên Sự giảm hệ số hấp thụ trường hợp kết giao thoa lượng tử biên độ xác suất dịch chuyển bên hệ nguyên tử gây nhánh dịch chuyển khác trường ánh sáng tạo Hệ giao thoa lượng tử môi trường trở nên suốt chùm ánh sáng (gọi “chùm ánh sáng dò”) điều khiển chùm ánh sáng khác (gọi “chùm ánh sáng điều khiển”) hay liên kết tượng gọi hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ (Electromagnetically Induced Transparency – EIT) Cơ sở lý thuyết tượng đề xuất vào năm 1989 kiểm chứng thực nghiệm vào năm 1991 nhóm Harris Cấu hình kích thích hệ nguyên tử đơn giản để tạo hiệu ứng số cảm ứng điện từ hệ ba mức lượng liên kết với hai chùm ánh sáng kết hợp tùy theo xếp kênh dịch chuyển trạng thái nguyên tử người ta chia thành ba loại cấu hình kích thích lambda A, chữ V bậc thang Hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ Hiện nhà khoa học nước ý nghiên cứu hai phương diện lý thuyết thực nghiệm hạt nguyên tử khác với cấu hình kích thích khác ứng dụng đột phá hiệu ứng EIT nhiều lĩnh vực như: laser không đảo lộn độ cư trú [6], tạo chuyển mạch quang học, xử lý thông tin lượng tử [8], phổ phân giải cao [9], làm chậm vận tốc nhóm ánh sáng, tăng hiệu suất trình qang phi tuyến,… Bản chất hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ hồn tồn hiệu ứng lượng tử, việc hiểu chất vật lý tượng khó khăn học sinh sinh viên chưa tiếp cận học quang học lượng tử Để khắc phục khó khăn để minh họa hiệu ứng giao thoa lượng tử hệ ngun tử số nhóm tác giả sử dụng mơ hình dao động cổ điển để liên hệ hiệu ứng giao thoa Fano hiệu ứng số cảm ứng điện từ Theo mơ hình Lorentz, hệ nguyên tử đặt trường điện từ trường ánh sáng nguyên tử bị phân cực Sự biến thiên điện từ trường làm cho phân cực dao động gây nên tượng quang học, chẳng hạn hấp thụ, tán sắc, tán xạ,… Sự dao động minh họa dao động điều hòa vật khối lượng m gắn vào lị xo có độ cứng k thay kích thích trường ánh sáng lên hệ nguyên tử lực đàn hồi lò xo để vật khối lượng m gắn vào lị xo có độ cứng k Như vậy, thay kích thích trường ánh sáng lên hệ nguyên tử lực đàn hồi lò xo lên vật khối lượng m Trong cấu hình EIT ba mức kích thích hai trường ánh sáng thay hai lị xo gắn lên vật m Các tính chất quang hợp cấu hình EIT đặc trưng phân cực thay công suất lực đàn hồi tương ứng Sự hấp thụ mơi trường chùm dị tương ứng với mát cơng suất lực dị vật m Vì vậy, để giúp cho việc hiểu chất giao thoa lượng tử nói chung tượng suốt bóng điện từ nói riêng đơn giản trực quan chọn đề tài: “Sự tương tự hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ” làm đề tài nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất mạch dao động (hê ‡ vât‡ lò xo) minh hoạ cho cấu hình kích thích ‡ ngun tử ba mức cấu hình bâ ‡c thang; khảo sát dao động mạch dao động dẫn li độ dao động, từ xác định cơng suất truyền cho mạch dao động; khảo sát hấp thụ công suất mạch dao động liên ‡ với hấp thụ ánh sáng môi trường nguyên tử ba mức cấu hình bâ ‡c thang, từ cho thấy tương tự hiê ‡u ứng suốt cảm ứng điê ‡n từ - Tìm hiểu tượng giao thoa lượng tử hiệu ứng suốt cảm ứng điện từ hệ nguyên tử ba mức cấu hình bậc thang - Xây dựng hệ dao động mô tả tương tự chùm laser dò laser điều khiển tác dụng lên hệ nguyên tử ba mức cấu hình bậc thang - Dẫn phương trình mơ tả dao động hệ dao động - Tìm biểu thức li độ mạch dao động - Khảo sát mát cơng suất lực dị liên hệ với hấp thụ tán sắc cấu hình EIT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tưEng nghiên cứu - Hiêu‡ ứng suốt cảm ứng điê ‡n tư cấu hình ba mức bâ ‡c thang; - Hê ‡dao động 2.2 Giới hạn phạm vi nghiên cứu - Khảo sát hệ số hấp thụ tán sắc cho hệ nguyên tử ba mức điều kiện giao thoa lượng tử - Khảo sát mát công suất lực học hệ dao động 2.3 Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp lí thuyết: cổ điển bán cổ điển; dùng hình thức luâ ‡n ma trâ ‡n mât‡ độ Hiện nay, nghiên cứu EIT lý thuyết thực nghiệm thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học giới có nhiều triển vọng ứng dụng khoa học công nghệ như: tạo chuyển mạch quang học, làm chậm vận tốc nhóm ánh sáng xử lý thông tin lượng tử, phổ phân giải cao Gần đây, nhiều nhóm nghiên cứu EIT hiệu ứng cách rõ nét môi trường nhiệt độ thấp - môi trường nguyên tử lạnh (các nguyên tử giữ lại dụng cụ gọi bẫy) Việc khảo sát EIT mơi trường nhiệt độ thấp có nhiều ưu điểm mà ta kể đến: thứ nhất, nhiệt độ nguyên tử làm lạnh thấp (cỡ nK), nên nhiệt độ ảnh hưởng hiệu ứng Doppler lên vận tốc nguyên tử khơng đáng kể đọc loại bỏ; thứ hai, chuyển động nguyên tử làm lạnh chậm, từ ta có mơ hình ngun tử có mật độ lớn làm lạnh mà nhiễu loạn va chạm chúng không đáng kể Các nghiên cứu gần EIT tượng có liên quan trọng điều kiện làm lạnh nguyên tử đọc hiểu sâu rõ kết hợp nguyên tử giao thoa — sở tổng tác trường ánh sáng nguyên tử.[ CITATION Đin09 \l 1066 ] Các nghiên cứu EIT từ trước đến hầu hết sử dụng nguyên tử kim loại kiềm, nhiều cơng trình tiếng nghiên cứu EIT sử dụng hệ nguyên tử Rb với nhiều cấu hình khác Trong cơng trình Wang đồng nghiệp ơng có thí nghiệm EIT hệ cấu hình hình thang nhiều mức mơi trường ngun tử lạnh Rb Các kết thí nghiệm cơng bố trùng khớp với phổ nghiên cứu lý thuyết Mới đây, nhóm nghiên cứu vật lý Wawsaw (Ba Lan) thực thí nghiệm tương tự quan sát rõ suốt cộng hưởng (cửa sổ EIT) hấp thụ chùm dò nguyên tử Rb bẫy quang từ có mặt nguồn laser liên kết cường độ mạnh Trong thí nghiệm, chùm dị chùm liên kết bố trí có hướng lệch khoảng 60° độ phân cực chúng coi trực giao Trong khuôn khổ luận văn, chúng tơi tính tốn giải tích kết tương tác nguyên tử lạnh với trường laser Từ kết lý thuyết, vẽ phổ hấp thụ chùm dò nguyên tử Rb ba mức với cấu hình hình thang làm lạnh bẫy quang từ, nhận xét ảnh hưởng số yếu tố lên cửa sổ EIT KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Đề tài nghiên cứu tương tự suốt cảm ứng điện từ môi trường nguyên tử ba mức lượng cấu hình bậc thang với dao động dao dộng điện từ cổ điển Kết cho thấy hai hệ dao động cổ điển có phổ hấp thụ tán sắc cơng suất điện giống với tín hiệu EIT thu cấu hình hệ nguyên tử ba mức Các tương tự cổ điển giúp cho việc mô tả đơn giản trực quan trình giao thoa lượng tử phức tạp xảy bên hệ nguyên tử cho phép minh họa thí nghiệm EIT tượng liên quan hệ lượng tử TÀI LIỆU THAM KHẢO https://vjol.info.vn/index.php/hufi/article/download/48204/39142/ "Tài Liệu Sự Tương Tự Cơ Của Hiệu Ứng Trong Suốt Cảm Ứng Điện Điện Từ | XEMTAILIEU" Https://Xemtailieu.Net/, 2022, https://xemtailieu.net/tai-lieu/sutuong-tu-co-cua-hieu-ung-trong-suot-cam-ung-dien-dien-tu-301855.html Accessed 13 Nov 2022