レーザー冷却
原子やイオンは光(電磁波)を吸収すると、光圧という力を光の進行方向へ受ける。ドップラー冷却過程ではこの光圧を利用する。
まず、冷却しようとしている物質は気化しているものとする。また、圧力は充分に低く、原子(イオン)同士の相互作用は無視できるくらい低い確率でしか起こらないものとする。ここで、冷却しようとしている原子の吸収波長よりも、やや長波長側に調節したレーザー光を照射したとする。
通常、原子(イオン)は運動しているため、原子から見た光の波長は、ドップラー効果により変化する。原子から見た進行方向を正面とすると、正面から向かって来る光の波長は原子から見て短くなり、後ろから照射される光の波長は長くなる。これにより、原子と正面衝突する光の波長は吸収波長により近づき、原子を追いかける光の波長は吸収波長から遠ざかることになる。こうして、原子は運動方向と反対向きの光圧を受け、原子(イオン)は減速する。