科学贡献兰姆在物理上有很多发现，兰姆在氢谱精细结构的研究中发现了兰姆位移，为此荣获1955年诺贝尔物理学奖。
兰姆在研究核外电子对外磁场的屏蔽作用时，凝聚态中的核磁共振现象还未被发现。然而，在拉比的分子束磁共振实验中，需要准确地知道外场在核处的有效场应该是多少。为了解决这个问题，兰姆发表了著名的核磁屏蔽公式。兰姆的物理思想十分简明。处于外磁场的核外电子在以核为球心的球壳上绕磁场方向运动，从而在球心处形成一个与外场相反的磁场，而削弱了外场的作用，即称为核磁屏蔽。10年后，拉姆齐(N.F.Ramsey)用量子力学的演算证明了兰姆屏蔽项的存在，兰姆简明的物理概念在讨论化学位移中的电子密度效应及芳香环流等效应时特别适用。
兰姆发现了所谓的著名的兰姆凹陷。兰姆凹陷可用于激光稳频。激光器发明两年后，1962年，兰姆正在耶鲁大学，他对氦氖激光器作了一番理论分析。目的是想要根据原子在电磁场作用下振荡的经典模型，计算激光强度随空腔参数改变的关系。他原来预计，空腔原子有一定的自然跃迁频率，当空腔频率与原子跃迁频率一致时，会因为谐振而使激光强度达最高值。可是出乎他的意料，计算所得的曲线却在谐振处呈现极小值，形成一凹陷。他花了许多时间反复核算，没有找出错误，肯定计算是正确的。当时，兰姆并不知道这就是由于饱和和多普勒频宽引起烧孔效应的后果(不久就清楚了)，但是他敏感地预见到，这一凹陷有助于频率的稳定，因为他在理论计算中参考了20年代电子学家范德波尔(van der Pol)关于多频振荡器的理论，这一理论证明只要满足一定条件就可以出现频率锁定现象。兰姆作出理论预测后，并没有马上发表，而是将手稿寄给激光器的另外两位先驱，贾万(A.Javan)和本勒特(Bennett)，请他们发表意见。贾万回信说，他虽然没有观察到这个现象，但相信会有，因为他曾观察到与之有关的推频效应。本勒特则把自己的实验记录寄给兰姆，他在激光输出随调谐频率变化的曲线中没有找到凹陷信号，表示对此没有信心。他所在的贝尔实验室有一位同事叫麦克发伦(R.A.McFarlane)，得知后对这个问题产生了兴趣，主动承担起实验研究的工作。他用磁致伸缩方法使氦氖激光器的光学腔改变长度，从而调整谐振频率，开始时，他的激光管中用的是自然丰度的气体(氖的成分为20Ne，90.92%;21Ne，0.26%;22Ne，8.82%)，在谐振曲线上也没有观察到凹陷，但他注意到曲线有些不对称，似乎是两种频率叠加而成的。他意识到这可能是氖的同位素效应，于是在贾万的帮助下，做了22Ne(纯度达99.5%)的氦氖激光器，果然，在中心频率附近出现了微浅的凹陷信号。功率加大后，凹陷随之变深，形成明显的鸵峰曲线。于是，麦克发伦、本勒特和兰姆三人联名于1963年发表了实验结果，正式宣布兰姆凹陷的存在。与此同时，贾万也发表了类似报告。从此，单模稳频氦氖激光器登上了精密计量工作的舞台，在长度和频率的计量中发挥了重要作用，并且开辟了激光稳频的广阔领域。
发表于 2023-2-7 20:16:12
