什么是原子干涉仪？原理、测量对象与应用
原子干涉仪把原子作为物质波，利用分束、反射和再合成产生的相位差测量重力、加速度、旋转和时间等物理量。
基本原理
量子力学中原子同时具有粒子与波的性质。激光脉冲使原子波进入不同路径，外部作用在各路径上积累不同相位，重新合成后的原子数分布反映相位差。
主要构成
系统包括原子源、真空腔、激光冷却、状态制备、分束与反射激光、磁场控制、隔振和荧光或吸收检测。激光频率、相位和波前稳定性非常重要。
代表性方式
拉曼型使用两光子跃迁同时改变内部状态和动量；布拉格型主要改变外部动量状态；光晶格与钟跃迁结构适合长时间相干；环形或萨格纳结构对旋转敏感。
能够测量的量
原子干涉仪可测量重力加速度、重力梯度、惯性加速度、旋转、时间和频率，并用于等效原理等基础物理实验。
主要噪声
振动、激光相位噪声、波前像差、磁场、AC Stark位移、原子碰撞和探测散粒噪声会降低精度。差分测量、隔振、磁屏蔽和量子增强可抑制部分误差。
应用领域
应用包括重力测量、地下空洞与资源探测、无GPS惯性导航、地球科学、精密时间频率和基础物理验证。
总结
原子干涉仪利用物质波相位实现高灵敏度测量。实际性能由原子控制、激光稳定、振动隔离、波前质量和长期自动化共同决定。