Et eksempel fra STX 3.g

SRP om laserkøling i Fysik A og Matematik A

Se, hvordan en færdig opgave er bygget op. Brug den til at forstå form, struktur og faglige valg.

SRPFysik AMatematik A 46 sider

Om opgaven

Opgaven er skrevet af en elev i STX 3.g i SRP, Fysik A, Matematik A og fylder 46 sider. Navne og andre personoplysninger er fjernet. Brug den til at se, hvordan opgaven er bygget op, og hvilke valg eleven har truffet undervejs. Den kan ikke afleveres som din egen: teksten ligger åbent på nettet og fanges af plagiatkontrollen.

Opgavens overskrifter

  • Abstract
  • Indledning
  • Introduktion og perspektivering
  • 1. Spektralfordelingen af lys ved en overgang imellem to energitilstande
  • 1.1. Atomare overgange og energiens kvantisering
  • 1.2. Spektroskopi viser spektralfordelingen af ly
  • 1.3. Naturlig liniebredde og forbredning af spektrallinien
  • 1.4. Udtryk for spektralfordelingen af ly
  • 1.5 Udtryk for Gaussprofilens liniebredde til bestemmelse af Dopplerbredden
  • 1.6. Sammenligning med den naturlige liniebredde for hydrogenovergangen
  • 2. Laserkøling
  • 2.1. Dopplerkøling
  • 2.2. Impulsoverførsel ved absorption
  • 2.3 Kølekraft og køletid
  • 3. Den lineære Paulfælde og løsning af bevægelsesligningerne
  • 3.1. Problemet med det elektriske potentiale
  • 3.2. Løsning af problemet
  • 3.3. Gennemgang af Paulfældens opbygning
  • 3.4 Approximeret løsning af bevægelsesligningerne i den lineære Paulfælde
  • 4. Forsøg med den lineære Paulfælde
  • 4.1. Eksperiment: Levetidsmålinger af
  • Ca
  • ioner i energitilstanden
  • D
  • Konklusion på atomar køling
  • Kildeangivelse
  • Bilag 1: Billedserie af indfangning til dannelse af ionkrystal
  • Bilag 2: Udtryk for spektralfordelingen af lys med naturlig liniebredde
  • Udtryk for spektralfordelingen ved ”dæmpet harmonisk oscillation”
  • Udtryk for spektralfordelingen ved ”usikkerhedsprincippet”

Uddrag fra opgaven

Indledning

Jeg har skrevet SRP-opgave om atomar køling med det formål at forstå, hvordan man kan opnå kolde atomer, og hvor dette kan anvendes. For at give svar på de fem opgaver i opgaveformuleringen vil jeg disponere således: Jeg vil først kort introducere emnet samt nævne de vigtigste perspektiver ved atomar køling og dermed give et billede af, hvad dette studie bringer af nye opdagelser og anvendelser (opgave 3). Dernæst vil jeg gennemgå, hvordan atomer opfører sig på atomart plan, og hvordan såkaldte atomare energiovergange kan studeres spektroskopisk (opgave 1-2). Dette skal danne baggrund for det efterfølgende afsnit, hvor jeg vil forklare, hvordan den atomare køling realiseres (opgave 3). Der vil desuden følge en gennemgang af ionfælder til indfangnig af ladede partikler med udgangspunkt i opbygningen af den lineære Paulfælde, der anvendes på Institut for Fysik og Astronomi (IFA) på Aarhus Universitet (opgave 4). Jeg vil beskrive partiklers bevægelse i denne fælde og nævne løsninger til, hvordan man indfanger partikler og bringer dem i ligevægt med fælden (opgave 4). Der vil afsluttende være en eksperimentel del, hvor jeg vil redegøre for et forsøg med den lineære Paulfælde til bestemmelse af en levetid for en atomar tilstand i

Ca

-ioner (opgave 5).

Introduktion og perspektivering

Følgende er en generel introduktion til emnet atomar køling samt en oversigt over nogle af perspektiverne ved ionfælder og atomar køling. Det er bl.a. svar på første del af opgave 3 i min opgaveformulering: Hvorfor ønsker man at studere kolde atomer? Afsnittet er baseret på Christopher Monroe and John Bollingers artikel Atomic physics in ion traps samt et foredrag af vejleder Klaus Højberre, Ph.D.-studerende på IFA, Aarhus Universitet, som til daglig arbejder med instituttets Paulfælde.

Problemet med frie atomer

Forskere ønsker at kunne kontrollere atomer for at gøre nye opdagelser om atomfysikken. Problemet er, at frie atomer ved stuetemperatur flyver rundt med høje hastigheder i tilfældig retning og støder ind i hinanden og udvikler varme. For at løse dette problem anvender man bl.a. laserkøling. Med køling menes, at man bremser atomerne. Det skyldes, at atomers høje hastigheder er udtryk for en høj temperatur. For neutrale atomer har nyeste teknikker ledt til opfindelsen af et såkaldt Bose-Einstein kondensat, som kan køle helt ned til temperaturer på få nanokelvin.

Uddraget er læst maskinelt fra elevens PDF, så enkelte ord kan stå forkert. Hele opgaven står herunder.

Elevopgaven

Fuld skærm