TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA VẬT LÝ
======
LÊ PHƯƠNG ANH
SỬ DỤNG DÂY NANO KIM LOẠI ĐỂ BẮT BẪY
NGUYÊN TỬ LẠNH
Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Người hướng dẫn khoa học
ThS. NGUYỄN THỊ PHƯƠNG LAN
HÀ NỘI, 2017
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin trân trọng cảm ơn ban chủ nhiệm khoa Vật Lý, các
thầy giáo, cô giáo trong khoa và tổ Vật lý lý thuyết – Trường Đại học Sư
phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThS. Nguyễn Thị Phương Lan
đã quan tâm và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm khóa luận.
Do đây là lần đầu tôi làm đề tài nghiên cứu khoa học, dù đã cố gắng
nhưng vẫn không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế. Kính mong sự đóng
góp quý báu từ phía các thầy cô và các bạn trong khoa để khóa luận tốt
nghiệp của tôi được hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 4 năm 2017.
Sinh viên thực hiện
LÊ PHƯƠNG ANH
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp “Sử dụng dây nano kim loại để
bắt bẫy nguyên tử lạnh”, đây là khóa luận tốt nghiệp của bản thân, dưới sự
hướng dẫn tận tình của ThS. Nguyễn Thị Phương Lan. Những kết quả
nghiên cứu trong khóa luận này là hoàn toàn trung thực và không trùng lặp
với đề tài khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện
khóa luận này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong khóa luận đã
được chỉ rõ nguồn gốc. Các kết quả nêu trong khóa luận là hoàn toàn trung
thực.
Hà Nội, tháng 4 năm 2017.
Sinh viên thực hiện
LÊ PHƯƠNG ANH
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu .................................................................................. 2
3. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 2
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................. 2
5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 2
6. Đóng góp của khóa luận ............................................................................. 2
7. Cấu trúc của khóa luận ............................................................................... 3
NỘI DUNG .................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: HIỆU ỨNG EVANESCENT TRÊN CÁC VẬT LIỆU CỠ
NANO MÉT................................................................................................... 4
1.1. Nguyên tử lạnh. ....................................................................................... 4
1.2. Hiệu ứng evanescent. ............................................................................... 4
CHƯƠNG 2: PLASMON, PLASMON BỀ MẶT VÀ PLASMON
POLARITON BỀ MẶT TRÊN DÂY NANO KIM LOẠI. .......................... 19
2.1. Khái niệm plasmon, plasmon bề mặt và plasmon polariton bề mặt. ....... 19
2.2. Hệ thức tán sắc của plasmon polariton. .................................................. 21
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ĐƠN GIẢN BẪY QUANG NGUYÊN TỬ LẠNH
TRÊN DÂY NANO KIM LOẠI. ................................................................. 27
3.1. Bẫy quang học nguyên tử lạnh trung hòa. .............................................. 27
3.2. Bẫy quang học nguyên tử lạnh trung hòa khi tính đến hiệu ứng plasmon
polariton bề mặt. .......................................................................................... 34
KẾT LUẬN .................................................................................................. 42
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Đối với cuộc cách mạng khoa học công nghệ, vật lí chất rắn có một vai
trò đặc biệt quan trọng. Vật lí chất rắn đã cung cấp những vật liệu cho ngành
mũi nhọn như: điện tử, du hành vũ trụ, năng lượng nguyên tử... Cùng với sự
phát triển của các ngành khoa học khác thì càng đòi hỏi nhu cầu về vật liệu đa
dạng và phong phú để có thể đáp ứng kịp thời sự tiến bộ khoa học đó. Chính
vì vậy khi nghiên cứu tới vật rắn ta đặc biệt quan tâm tới cấu trúc của vật rắn,
các tính chất sau này đều dựa trên cấu trúc vật lí của vật rắn.
Trước kia người ta cho rằng vật chất tồn tại ở ba trạng thái: rắn, lỏng,
khí. Mãi tới gần đây thì người ta còn phát hiện ra ngoài 3 dạng tồn tại trên thì
vật chất còn tồn tại ở dạng thứ tư là plasma, giống như các phonon là chuẩn
hạt các dao động cơ học. Như vậy, plasmon là dao động tập thể của các mật
độ khí electron tự do. Plasmon có thể cặp với hai photon để tạo ra một giả hạt
gọi là plasmon polariton.
Plasmon bề mặt là những plasmon được giới hạn bề mặt và tương tác
mạnh với ánh sáng dẫn tới một polariton. Chúng xảy ra tại giao diện của chân
không và vật liệu có hằng số điện môi thực là dương nhỏ hoặc âm lớn (thường
là một kim loại hoặc điện môi pha tạp).
Với những tính chất vật lí đó ứng dụng của plasmon và plasmon bề mặt
trong vật lí rất đa dạng, tiêu biểu là tính chất quang học của kim loại. Plasmon
đang được coi là phương tiện truyền tải thông tin trên các chip máy tính.
Plasmon cũng đã được đề xuất như một phương tiện in lito có độ phân giải
cao và kính hiển vi đo bước sóng vô cùng bé của mình. Các ứng dụng đã
được nghiên cứu thành công trong phòng thí nghiệm. Còn Plasmon bề mặt
đóng vai trò quan trọng trong vấn đề phổ Raman tăng cường bề mặt (FERS ),
truyền năng lượng Plasmon bề mặt (SET), và truyền năng lượng cộng hưởng