Большая техническая энциклопедия
0 1 3 4 9
D V
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ь Э Ю Я
КА КВ КЕ КИ КЛ КО КР КУ

Квантовая оптика

 
Квантовая оптика и квантовая радиофизика, М, - Мир, 1966, стр.
Квантовая оптика, представляющая собой синтез квантовой теории поля и физической оптики, испытывает в настоящее время революционные изменения. От ранних исследований в области когерентных свойств излучения в 60 - х гг., таких как квантовая статистическая теория лазера, квантовая оптика эволюционировала к современным вопросам, связанным, например, с исследованием роли сжатых состояний поля излучения и атомной когерентности в подавлении квантового шума в интерферометрии и оптических усилителях. С другой стороны, стали реальностью такие, ранее казавшиеся немыслимыми, концепции, как лазер без инверсии насе-ленностей и одноатомные ( микро) мазер и лазер. Многие из этих идей являются перспективными для создания новых устройств, обладающих чувствительностью, существенно превышающей стандартные квантовые пределы. Кроме того, квантовая оптика предоставляет новые мощные способы исследования таких фундаментальных проблем квантовой механики, как дополнительность, скрытые параметры и другие, являющиеся основными для квантовой физики и философии.
Квантовая оптика является быстро развивающейся областью науки.
Квантовой оптикой называется раздел учения о свете, в котором изучается дискретный характер излучения, распространения и взаимодействия света с веществом.
Квантовой оптикой называется раздел учения о свете, в котором излучается дискретный характер излучения, распространения и взаимодействия света с веществом.
Для квантовой оптики модель гармонического осциллятора особенно важна по двум причинам: 1) недавно ионы в ловушке и атомы в поле стоячей волны были охлаждены до такой температуры, что стало необходимым квантово-механическое описание их движения; 2) при квантовании электромагнитного поля каждая мода является гармоническим осциллятором. Более того, недавно наблюдались эффекты, определяющиеся квантованными полями. Все эти причины побуждают кратко напомнить вывод распределения по координатам собственных энергетических состояний гармонического осциллятора.
Возникновение квантовой оптики, с одной стороны, и волновой механики, с другой, разрушило и старые представления об абсолютной противоположности частиц и поля.
В квантовой оптике свет рассматривается как поток особых частиц - фотонов, не обладающих массой покоя ( т Ю) ( V.
В квантовой оптике световое давление является следствием того, что у фотона имеется импульс р ( V. При столкновении фотона с поверхностью тела этот импульс передается атомам или молекулам вещества. Аналогично этому, давление газа есть результат передачи импульса молекулами газа частицам на поверхности стенки сосуда.
В квантовой оптике рассматриваются вопросы излучения, поглощения и взаимодействия света с веществами на основе представления о нем как потоке особых частиц - фотонов.
В квантовой оптике свет рассматривается как поток особых частиц - фотонов, не обладающих массой покоя ( WQ 0) (V.4.10.30) и движущихся со скоростью с, равной скорости света в вакууме.
В квантовой оптике различают полиую и частичную степени т, когерентность.
В главе Квантовая оптика рассматриваются основные положения квантовой теории, объясняющей особенности излучения и поглощения света.
Относящиеся к квантовой оптике вопросы ( фотонные представления; явления, в которых проявляются корпускулярные свойства излучения) освещаются е той или иной степенью полноты во всех современных учебных пособиях по физике. В вузовских курсах физики рассматриваются закономерности теплового излучения ( от закона Кирхгофа до формулы Планка), сообщаются сведения о фотоэффекте, эффекте Комптона, фотохимическом действии света, дается объяснение испускания и поглощения света атомами на основе теории Бора. При более глубоком изучении физики студентов знакомят также с люминесцентными явлениями, эффектом Мессбауэра, многофотонными процессами, дают им некоторые сведения о квазичастицах в твердых телах.
Имеется перевод: Квантовая оптика н квантовая радиофизика.

Весной 2001 г. Квантовая оптика в фазовом пространстве была опубликована в издательстве Wiley-VCH. Для меня это был знаменательный момент - держать в руках первый напечатанный экземпляр книги.
Простая модель взаимодействия атома и поля с учетом движения центра инерции. Единственная мода добротного резонатора, которая описывается модовой функцией u ( r, изображенной здесь в простейшей форме, как синусоида, взаимодействует с атомом, имеющим полную массу М и находящимся в точке R. Движению центра инерции атома отвечает кинетическая энергия Р2 / 2М. Мы рассматриваем только два внутренних состояния атома, а именно, возбужденное состояние а и основное состояние Ь с энергиями, соответственно, Еа Ниа и ЕЬ Ниь - Частота перехода есть и иа - иь - Дальнейшее упрощение происходит, когда мы считаем, что атом находится в фиксированной точке, то есть пренебрегаем движением центра инерции. В таком случае данная модель, которую называют в литературе моделью Джейнса-Каммингса - Пауля, описывает взаимодействие двухуровневой системы с одной. Она является дрозофилой квантовой оптики. Модель, которая пренебрегает движением центра инерции, то есть рассматривает только взаимодействие квантованного поля резонатора с двухуровневой атомной системой, мы называем моделью Джейнса-Каммингса - Пауля.
Судар-шан, Основы квантовой оптики.
Во многих задачах квантовой оптики релаксация играет важную роль.
Правило Стокса в квантовой оптике объясняется следующим образом.
Они играют в квантовой оптике - фундаментальную роль.
Представленная коллекция экспериментов по квантовой оптике отчетливо демонстрирует, что эта область вполне развилась и отличается изобилием явлений. Поэтому-то невозможно включить всю тематику данной области в одну книгу.
Процесс поглощения света в квантовой оптике рассматривается как прерывный и в пространстве, и во времени.
Книга знакомит читателя с современными проблемами квантовой оптики, такими как лазерная генерация без инверсии, микромазеры, сжатые состояния света, атомная оптика и лазерное охлаждение. Особое внимание уделяется различным проявлениям эффектов квантовой интерференции, проблемам теории измерений и применению современной оптики к исследованию основ квантовой механики.
Какое открытие в физике обозначает день рождения квантовой оптики. На ум приходит много явлений. Может быть, это открытие кванта, или разработка квантовой электродинамики, или создание мазера / лазера. Или что-то отличное от вышеперечисленного.
Кроме того, при современном развитии оптического образования квантовая оптика выделяется, как правило, в самостоятельный учебный курс. Однако при рассмотрении процессов взаимодействия света с веществом, а также работы некоторых приборов и устройств целесообразно обращаться к квантовым представлениям о природе излучения. В ряде случаев одно и то же явление может быть объяснено с двух позиций: с точки зрения волновой оптики и с привлечением представлений о квантовой природе света. Именно это обстоятельство с предельной убедительностью демонстрирует философское положение единства и борьбы противоположностей. Противоположные свойства одного и того же явления или предмета присущи природе вещей.
В настоящей главе приведены данные, характеризующие развитие квантовой оптики вплоть до самого последнего времени.
Это иравнло Стоке получает свое естественное обоснование в квантовой оптике.
Одной из важных областей приложения теории открытых систем является квантовая оптика. В этом параграфе мы применим метод основных кинетических уравнений к описанию процесса лазерной генерации. По физике лазеров имеется обширная литература1), поэтому для иллюстрации общей теории мы ограничимся простой, но достаточно реалистической моделью лазера, которая может быть исследована на вполне строгом уровне.

В книге дано систематизированное изложение вопросов, вводящих в квантовую оптику. Анализируются одно - и многофотонные процессы взаимодействия света с веществом на уровне элементарных актов, состояния квантованного поля излучения, вопросы оптической когерентности.
Это правило Стокса получает свое естествен нос обоснование в квантовой оптике.
Перспективы создания оптических квантовых компьютеров [214-216] вызвали интерес к квантовой оптике [217, 218], имеющей дело с очень слабыми световыми пучками, детектирование которых осуществляется в режиме счета одиночных фотонов.
Экспериментальная схема наблюдения оптического эффекта Штер. Более того, на эту область были распространены многие концепции квантовой оптики, что и привело к названию нейтронная квантовая оптика.
В настоящем параграфе приведен ряд задач на применение простейших соотношений волновой и квантовой оптики. При решении задач этого параграфа следует обратить внимание на то, как изменяются при переходе из одной среды в другую длина волны и скорость, характеризующие световую волну.
Я понимаю, что обсуждение квантовых представлений очень полезно, поскольку квантовая оптика органически связана с квантовой физикой.
Более того, обсуждая когерентные свойства света, покажем, что квантовая оптика, строго говоря, не ограничивается фотонными представлениями, что квантовое описание излучения использует наряду с фотонными и другие состояния поля. Все эти вопросы активно разрабатываются в современной научной литературе, посвященной квантовой оптике.
Основной акцент в книге делается на фазовом пространстве как исходном базисе квантовой оптики. В этой связи было бы вполне занятным напомнить, что именно квантование объема фазового пространства привело Планка к правильной формуле излучения. Мы показываем, что многие из этих идей, связанных с фазовым пространством, остаются чрезвычайно полезными для понимания многих явлений квантовой оптики. В частности, квазиклассическая формулировка квантовой механики в духе Вентцеля-Крамерса - Бриллюэна ( ВКБ), на которую иногда ссылаются как на асимптотологию, служит нам руководящим принципом. В этом смысле квазиклассика не исключает квантовую природу света. Напротив, предполагая наличие макроскопического возбуждения поля, в этом формализме мы полностью учитываем интерференционные квантовые свойства.
Точно так же за последние 10 лет чрезвычайно расширилась и область квантовой оптики. Отражением этого факта является и разнообразие учебников, опубликованных по этой теме. В одной книге невозможно представить все разделы этой быстро развивающейся области.
На рис. 13.1 приведена общая схема прекрасного эксперимента, выполненного в институте квантовой оптики имени Макса Планка ( Гархинг, Германия), в котором реализована идея микромазера. Сильно коллимированный пучок атомов рубидия пропускается через селектор скоростей Физо. Перед входом в резонатор атомы возбуждаются на верхний мазерный уровень бЗрз / 2 - Сверхпроводящий ниобиевый резонатор охлаждается до температуры 0 5 К с помощью гелиевого ( 3Не) криостата.
Связь распределения Pm ( t T) с характеристиками света основывается на соотношениях квантовой оптики. Когерентность света), велик и излучение можно характеризовать классической ( не операторной) величиной интенсивности I ( t x y) [ Вт / смг ] ( где z и у - координаты фоточувствит.
Волоконная оптика является одним из интенсивно развивающихся сейчас новых разделов оптики наряду с квантовой оптикой и голографией.
Целью данной книги является такое изложение этих и многих других захватывающих результатов в области квантовой оптики, которое уделяло бы особое внимание фундаментальным принципам и их приложениям, что позволило бы студентам проводить самостоятельные исследования в этой области. Эта книга ( возникшая на основе наших лекций, прочитанных в различных университетах, исследовательских институтах и летних школах) может служить учебником для аспирантов, владеющих некоторыми базовыми знаниями по квантовой механике и электродинамике. Каждая глава сопровождается задачами и списком литературы. Некоторые задачи непосредственно связаны с содержанием цитируемых статей.
Мы выражаем благодарность профессору В.В. Самарцеву за его инициативу и усилия, направленные на перевод Квантовой оптики на русский язык.

Кроме того, в задачах данного параграфа затрагиваются вопросы, которые обычно относят к квантовой оптике, - давление света и фотоэффект.
Взаимосвязь между двойственными корпускулярно-волновыми свойствами света можно объяснить, если использовать, как это делает квантовая оптика, статистический подход к рассмотрению закономерностей распространения света. Например, дифракция света на щели состоит в том, что при прохождении света через щель происходит перераспределение фотонов в пространстве. Так как вероятность попадания фотонов в различные точки экрана неодинакова, то и возникает дифракционная картина. Освещенность экрана пропорциональна вероятности попадания фотонов на единицу площади экрана. С другой стороны, по волновой теории, освещенность пропорциональна квадрату амплитуды световой волны в той же точке экрана. Следовательно, квадрат амплитуды световой волны в данной точке пространства является мерой вероятности попадания фотонов в данную точку.
Ниже будет представлено обобщенное представление оператора плотности, первоначально введенное Кохеном, и примененное к квантовой оптике Агарвалом и Вольфом. Q - и И - распределения получаются из обобщенного распределения как частные случаи.
Взаимосвязь между двойственными корпускулярно-вол новыми свойствами света можно объяснить, если использовать, как это делает квантовая оптика, статистический подход к рассмотрению закономерностей распространения света. Например, дифракция света на щели состоит в том, что при прохождении света через щель происходит перераспределение фотонов в пространстве. Так как вероятность попадания фотонов в различные точки экрана неодинакова, то и возникает дифракционная картина. Освещенность экрана пропорциональна вероятности попадания фотонов на единицу площади экрана. С другой стороны, по волновой теории, освещенность пропорциональна квадрату амплитуды световой волны в той же точке экрана. Следовательно, квадрат амплитуды световой волны в данной точке пространства является мерой вероятности попадания фотонов в данную точку.
В течение зимнего семестра 1992 / 93 гг. я в первый раз прочитал первую часть курса квантовой оптики в Университете г. Ульм, за которой в летнем семестре 1993 г. последовала вторая часть. Когда я предложил этот курс во второй раз, университет был настолько любезен, что оказал финансовую поддержку двум студентам-дипломникам Эрвину Майру и Даниэлю Кремеру, которые, пройдя этот курс в предыдущем году, уже могли облечь мои рукописные заметки и наброски рисунков в четкую форму. Эрвин и Даниэль проделали огромную работу. С тех пор я преподавал этот курс много раз, собирая все больше и больше материала, который был включен в данную рукопись уже другими аспирантами Отделения квантовой физики.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11