Type of Publication: | Dissertation |
URI (citable link): | http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:352-opus-5985 |
Author: | Hartl, Michael |
Year of publication: | 2000 |
Title in another language: | A Planar de Broglie Waveguide |
Summary: |
Atom optical analoga exist for many light-optical elements like
mirrors, lenses and beam splitters. Light - or generally electromagnetic fields - and matter virtually exchange roles: Optical elements correspond to electromagnetic fields and light fields to matter waves. The goal of this thesis was to realize a de Broglie waveguide: A standing wave was generated by reflecting a laser beam on a gold coated prism surface. Near the resonance frequency of an atomic transition in metastable argon the light field exercises a dipole force, which can be described by a potential proportional to the intensity distribution of the interferece patterns of the light field. Atoms with small enough kinetic energy can be stored in the potential minima. In longitudinal direction to the standing wave the center of mass motion of these atoms is strongly confined. It is characterised by a discreet quantum mechanical mode structure where the energy distance of the indivdual motional states is big compared to their uncertainty. Transversally the atoms can virtually move freely, i.e. their mode spectrum is continual. Therefore one single potential minimum can be considered a resonator for atomic de Broglie waves and can be regarded as the atom optical analogon of a two-dimensial waveguide in light optics. A de Broglie waveguide provides a possiblity of examining a nearly two-dimensional gas of ultracold atoms in front of a surface. Moreover a continuous laser-like source of atoms may be realized on this basis. |
Summary in another language: |
Für viele lichtoptischen Elemente wie Spiegel, Linsen und
Strahlteiler existieren in der Atomoptik analoge Systeme. Licht - oder allgemeiner elektromagnetische Felder - und Materie treten hierbei mit quasi vertauschten Rollen auf: Den optischen Elementen entsprechen elektromagnetische Felder und den Lichtfeldern Materiewellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Wellenleiter für atomare de Broglie-Wellen realisiert: Durch Reflexion eines Laserstrahls an einer goldbedampften Prismenoberfläche wurde eine stehende Lichtwelle generiert. Bei einer Frequenz des Lichtes nahe der Resonanzfrequenz eines atomaren Überganges in metastabilem Argon übt das Lichtfeld auf die Atome eine Dipolkraft aus, die durch ein Potential proportional der Intensitätsverteilung im Interferenzmuster der stehenden Welle beschrieben werden kann. Atome mit hinreichend kleiner kinetischer Energie können so in den Potentialminima gespeichert werden. In longitudinaler Richtung zur stehenden Welle ist die Schwerpunktsbewegung der Atome stark eingeschränkt und zeichnet sich durch eine diskrete quantenmechanische Modenstruktur aus, wobei der Energieabstand der einzelnen Bewegungszustände groß gegenüber ihrer Unschärfe ist. Transversal können sich die Atome dagegen quasi frei bewegen, d.h. das Modenspektrum ist hier kontinuierlich. Ein einzelnes Potentialminimum stellt daher einen Resonator für atomare de Broglie-Wellen dar und kann als das atomoptische Analogon eines zweidimensionalen Wellenleiters in der Lichtoptik angesehen werden. Der de Broglie-Wellenleiter bietet die Möglichkeit zur Untersuchung eines quasi-zweidimensionalen Gases ultrakalter Atome vor einer Oberfläche. Darüberhinaus könnte auf seiner Grundlage eine kontinuierliche laserartige Quelle für Atome realisiert werden. |
Examination date (for dissertations): | Jul 24, 2000 |
Dissertation note: | Doctoral dissertation, University of Konstanz |
Subject (DDC): | 530 Physics |
Controlled Keywords (GND): | Atomoptik, Argon, Materiewelle, Metastabiler Zustand, Wellenleiter |
Keywords: | atom optics, argon, matter waves, metastable, waveguide |
Link to License: | In Copyright |
HARTL, Michael, 2000. Ein planarer de Broglie-Wellenleiter [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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Diss.pdf | 1125 |