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特奥多尔·亨施

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特奥多尔·亨施,(生于1941年10月30日)德国物理学家。由于他“对基于激光的精密光谱学和光学频率梳技术的发展所做出的贡献”于2005年与翰·L·霍尔和罗伊·J·格劳伯等四人共同分享了当年的诺贝尔物理学奖。

亨施是马克斯·普朗克量子光学研究所主任、德国巴伐利亚慕尼黑路德维希-马克西米利安大学实验物理和激光光谱学教授。

亨施在海德堡亥姆霍兹体中学接受中学教育,并于20世纪60年代在海德堡鲁普雷希特卡尔斯大学获得了硕士和博士学位。[1] 后来,从1975年到1986年,他成为加州斯坦福大学的教授。1983年,他被国家科学院授予康斯托克物理学奖。[2] 1986年,他获得了富兰克林研究所的阿尔伯特·米切尔森奖章。[3] 同年,亨施回到德国领导马克斯·普朗克量子研究所。1989年,他获得德国研究最高荣誉——德意志联邦共和国戈特弗里德·威廉·莱布尼茨奖(Gottfried Wilhelm Leibniz Prize)。2005年,他还获得了美因河畔法兰克福市、德国化学家协会和德国物理学会的奥托·哈恩奖。同年,美国光学学会授予他弗雷德里克·艾夫斯奖章和2008年荣誉会员的地位。

他的一个学生,卡尔·E·威曼,在2001年获得了诺贝尔物理学奖。

1970年,他发明了一种新型激光器,能够产生光谱分辨率极高的光脉冲(即激光器发出的所有光子能量几乎相同,精度达到百万分之一)。使用这个装置,他成功地以比以前高得多的精度测量了氢原子的巴尔默线的跃迁频率。在20世纪90年代末,他和他的同事开发了一种新的方法,利用一种叫做光频梳发生器的设备,更精确地测量激光频率。然后,这项发明被用来测量氢原子的莱曼谱线,其精度达到了一万亿分之一。如此高的精度,使得探索可能存在的宇宙基本物理常数随时间的变化成为可能。由于这些成就,他成为2005年诺贝尔物理学奖的共同获得者。

1 诺贝尔奖背景编辑

为了表彰亨施教授于上世纪90年代末在德国慕尼黑附近的加青马克斯·普朗克研究所所做的工作,他被授予了诺贝尔奖。亨施教授开发了一种光学“频率梳合成器”,这使得第一次可以极其精确地测量每秒钟的光振荡次数。这些光学频率测量可以比以前光谱测定的光波长精确数百万倍。

在加兴的工作是由非常精确的氢原子激光光谱学实验推动的。这个原子的结构特别简单。通过精确确定它的谱线,科学家能够得出结论,我们的基本物理常数有多有效——例如,如果它们随时间缓慢变化。到1980年代末,氢的激光光谱学已经达到光学波长干涉测量所允许的最大精度。

马克斯·普朗克量子光学研究所的研究人员因此推测了新的方法,并开发了光学频率梳合成器。它的名字来源于这样一个事实,即它从最初的单色超短光脉冲中产生光谱。该光谱由数十万条具有恒定频率间隔的尖锐谱线组成。

这种频率梳类似于尺子。当特定辐射的频率被确定后,可以将其与极其尖锐的梳状谱线进行比较,直到发现“符合”。1998年,亨施教授因开发这种“测量装置”而获得菲利普·莫里斯研究奖。

这种新型光源的第一个应用是确定非常窄的紫外氢1S-2S双光子跃迁的频率。从那以后,频率被精确到小数点后15位。

频率梳现在是全世界许多实验室光学频率测量的基础。自2002年以来,Menlo Systems公司一直向世界各地的实验室提供商用频率梳合成器,加兴所在的马克斯·普朗克研究对该公司做出了基础性贡献。

2 激光发展编辑

亨施将腔内伸缩光束扩展引入光栅调谐激光振荡器[4] 从而产生了第一台窄线宽可调谐激光器。这一发展被认为对进一步发展窄线宽多棱镜光栅激光振荡器具有重大影响。[5] 反过来,可调谐窄线宽有机激光器和固态激光器,利用光栅的总照度,对激光光谱学产生了重大影响。[6]

参考文献

  • [1]

    ^Nobel Foundation. "Biographical: Theodor W. Hänsch". Retrieved 4 March 2019..

  • [2]

    ^"Comstock Prize in Physics". National Academy of Sciences. Archived from the original on 29 December 2010. Retrieved 13 February 2011..

  • [3]

    ^"Franklin Laureate Database - Albert A. Michelson Medal Laureates". Franklin Institute. Archived from the original on April 6, 2012. Retrieved June 16, 2011..

  • [4]

    ^T. W. Hänsch, Repetitively Pulsed Tunable Dye Laser for High Resolution Spectroscopy, Appl. Opt. 11, 895-898 (1972)..

  • [5]

    ^F. J. Duarte, Tunable Laser Optics (Elsevier Academic, New York, 2003)..

  • [6]

    ^W. Demtröder, Laser Spectroscopy: Basic Principles, 4th Ed. (Springer, Berlin, 2008)..

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