Фотонов статистика

Измерение статистики фотонов в одноатомном мазере и наблюдение бистабильности фотонной статистики [c.607]

Фермионы и бозоны вынужденное испускание света и бозонный характер статистики фотонов. По своим статистическим свойствам, т. е. по характеру поведения в коллективе себе подобных, все частицы разделяются на две группы фермионы и бозоны. [c.80]

Бозонный характер статистики фотонов играет в оптических явлениях исключительно важную роль. Именно различием в статистических свойствах фотона и электрона объясняется, например, тот принципиальный факт, что фотонный коллектив при определенных условиях может описываться классическими волнами (электромагнитными волнами), тогда как с электронным коллективом никаких классических волн сопоставить нельзя. [c.81]

Прямым следствием бозонного характера статистики фотонов является вынужденное испускание излучения. Процесс вынужденного испускания способствует более плотному заселению фотонных состояний поля, взаимодействующего с атомами, в соответствии с тенденцией фотонов более охотно заполнять те состояния, которые сильнее заселены. Получается, что фотоны поля уже самим фактом своего присутствия вблизи атомов стимулируют рождение атомами новых фотонов. Новые фотоны рождаются в тех же квантовых состояниях, в которых находятся фотоны поля, инициирующие вынужденные переходы в атомах. [c.81]

В-третьих, как следует из (3.4.13), условие невырожденности (3.4.9) для фотонных коллективов не выполняется. Это означает, что для фотонного газа невозможен переход к классической статистике. Фотонный газ всегда вырожден он всегда описывается квантовой статистикой Бозе — Эйнштейна. [c.83]

По своей физической природе сверхпроводимость является сверхтекучей жидкостью, состоящей из электронов. Однако электроны имеют полуцелый спин и подчиняются статистике Ферми-Дирака, для них Бозе-конденса-ция невозможна. Фермионы как бы отталкивают от своего состояния другие фермионы, а бозоны как бы стараются втянуть в свое состояние другие бозоны. Это проявляется во многих процессах, например в генерации индуцированного излучения фотонов, благодаря которому функционируют лазеры. Построить лазер на электронах в принципе нельзя, потому что даже два электрона нельзя поместить в одно и то же квантовое состояние. Поэтому для объяснения сверхпроводимости необходимо прежде всего понять, каким путем электроны могут подвергнуться Бозе-конденсации. [c.371]

Позднее Эйнштейном было введено в физику понятие о световых квантах — фотонах. Созданная на этой базе квантовая статистика фотонов Бозе—Эйнштейна явилась основой современной теории излучения, из которой, t в частности, вытекает и формула закона излучения Планка. [c.17]

Для частиц с полуцелым спином волновая ф-ция должна менять знак при перестановке любой пары частиц, поэтому в одном квантовом состоянии не может находиться больше одной частицы (Паули принцип). Кол-во частиц с целым спином в одном состоянии может быть любым, но требуемая в этом случае неизменность волновой ф-ции при перестановке частиц и здесь приводит к изменению статистич. свойств газа. Частицы с полуцелым спином описываются Ферми — Дирака статистикой, их называют фермионами. К фермионам относятся, напр., электроны, протоны, нейтроны, атомы дейтерия, атомы Не. Частицы с целым спином (бозоны) описываются Бозе — Эйнштейна статистикой. К ним относятся, напр., атомы Н, Не, кванты света — фотоны. [c.670]

В квантовой теории поля доказывается важная теорема — теорема Паули, связывающая спин частицы и тип статистики, которой она подчиняется. Согласно этой теореме все частицы с полуцелым спином являются фермионами (из числа элементарных частиц к ним относятся электроны, позитроны, протоны, нейтроны, мюоны, гипероны и т. д.), а все частицы с целым спином являются бозонами (из элементарных частиц к ним относятся фотоны, тг-мезоны,. К-мезоны и т. д.). Что касается сложных частиц (ядра, атомы, молекулы, ионы), то, поскольку в их состав входят только частицы со спином 5 = 1/2, для них справедливо правило частицы, состоящие из четного числа элементарных, являются бозонами, частицы, состоящие из нечетного числа элементарных, являются фермионами. [c.174]

При использовании в приемном устройстве квантового усилителя, устанавливаемого перед фотодетектором, уровень полезного сигнала повышается. Однако в системе увеличиваются шумы за счет собственных шумов усилителя, одним из источников которых является его спонтанная эмиссия. Повышение уровня полезного сигнала и появление дополнительных шумов в приемном устройстве должны учитываться при расчете вероятности обнаружения. Для решения этой задачи необходимо знать статистику распределения фотонов на выходе квантового усилителя и статистику распределения фотоэлектронов следующего за ним фотодетектора при известной статистике распределения фотонов на входе приемной системы. [c.89]

Фотоны как частицы с целочисленным спином подчиняются статистике Бозе—Эйнштейна. Кроме того, обычные световые источники создают сильно невырожденные пучки света. Вырождение фотонов, характерное для лазерного излучения, приводит к флуктуациям интенсивности, которые превышают теоретические флуктуации, если рассчитывать поток фотонов на основе классической статистики Пуассона [20]. Роль параметра вырождения б (среднее число фотонов светового пучка в одном и том же квантовом состоянии или в одной ячейке фазового пространства) будет очевидна из того, что говорится ниже. [c.464]

Такое распределение характерно для газа невзаимодействующих тождественных частиц, подчиняющихся статистике Бозе—Эйнштейна. Неклассический характер этой корпускулярной картины проявляется здесь в принципиальной неразличимости световых частиц — фотонов. [c.437]

За последние годы существенно повысился интерес к вопросам, связанным со статистическими характеристиками света. Интенсивно изучаются когерентные световые поля, обладающие неклассической статистикой фотонов. Эти работы, в частности, имеют целью уменьшить флуктуации фотоприема до уровня, определяемого дробовым шумом фототока. В рамках этой книги невозможно рассматривать эти работы, основанные на квантовой электродинамике и представляющие синтез волновых и корпускулярных представлений. Мы ограничимся предельно кратким указанием на цикл работ , в которых возможность наблюдения флуктуаций фотонов изучалась в классических схемах волновой оптики (интерферометры Юнга и Майкельсона) с использованием современных методов регистрации фототока. [c.451]

Совокупность тождественных частиц может находиться в состояниях только с определенным видом симметрии, т. е. система находится либо в симметричном состоянии (волновая функция симметрична), либо в состоянии антисимметричном (волновая функция антисимметрична). Свойства симметрии обусловлены природой самих частиц, образующих систему, и они сохраняются во времени (так как НР12 — 12 = О)- Это означает, что если в начальный момент времени система находилась в симметричном или антисимметричном состоянии, то никакие последующие воздействия lie изменяют характера симметрии системы. Состояния разного типа симметрии не смешиваются между собой. Различие в симметрии волновых функций или ij) ) проявляется Б различии статистических свойств совокупности частиц, и это оказывается связанным со спином частиц. В. Паули удалось показать, что частицы, обладающие целым спином О, ], 2,... (л-мезоны s = О, К-ме-зоны S = О, фотоны S = 1), описываются симметричными волновыми функциями и подчиняются статистике Бозе—Эйнштейна. Эти частицы часто называют бозонами. Согласно статистике Бозе— Эйнштейна, в каждом состоянии может находиться любое число частиц (бозонов) без ограничения. Частицы же с полуцелым спином Va, /2,. . . (электроны — S = V2, протоны — s = Vj, нейтроны — S = мюоны — S = Vj) — описываются антисимметричными волновыми функциями и подчиняются статистике Ферми— Дирака. Часто их называют фермионами. Согласно статистике Ферми—Дирака в каждом состоянии, характеризуемом четырьмя квантовыми числами (п, /, т, s) (полным набором), может находиться лишь одна частица (принцип Паули). [c.117]

Один из основателей современной физики. Родился в Германии, с 1893 г. жил в Швейцарии, с 1914 г.-в Германии, в 1933 г. эмигрировал в США. Один из создателей частной теории относительности. Основоположник общей теории относительности. Автор фундаментальных трудов по квантовой теории Beia (установил понятие фотона, законы фотоэффекта, предсказал индуцированное излучение). Развил молекулярностатистическую теорию броуновского движения и внес вклад в квантовую статистику [c.23]

Этн же ф-ции описывают результаты экспериментов но статистике фотоотсчётов, когда измеряются корреляции чисел фотонов, зарегистрированных в разл. точках Г1.....г . [c.395]

П. р. составляет примерно Рх Х/йсо 10" пар фотонов в секунду. Эта оценка показывает, что П. р, является эфф. источником двухфотонного света, т. е. излучения с парной корреляцией фотонов. Формально это свойство поля спонтанного П. р. выражается в необычной статистике фотонов, а именно корреляция чисел фотонов в модах, связапыых условием синхронизма, совпадает со ср. числами фотонов в каждой моде (т. е, в объёме когерентности) пп — пи = я = и 1 при этом относит, корреляция пп /пп много больше единицы (т. н. эффект группировки фотонов или сверхпуассоновской статистики ). Двухфотоеный характер поля П. р. может быть использован в фотометрии для абсолютного (безэталонного) измерения эффективности фото детекторов. Действительно, если априори известно, что фотоны попадают на счётчик фотонов (ФЭУ) только парами, по два, то вероятность появления на выходе счётчика двойного импульса ц , где г — квантовый выход счётчика, а вероятность одиночного импульса р, равна, очевидно, 2г[ (1 ц). Отсюда т] [c.544]

При нелинейном оптич. преобразовании (И) статистика фотонов не меняется п(г) = a+(z)a(s) = щ. Однако интерференция поля, находящегося в когерентном состоянии, с полем, преобразованным согласно (11), позволяет получить излучение с субпуассоновской статистикой [4]. [c.490]

Особым случаем применения статистики Бозе — Эйнштейна является равновесное эл.-магн. излучение, к-рое можно рассматривать как газ, состоннщй из фотонов. Энергия фотона связана с его импульсом соотношением 8 == рс, где с — скорость свега в вакууме. Число фотонов не является заданной величиной, а само определяется из условия термодинамич. равновесия, позтому их распределение по импульсам даётся ф-лой (16) с р = О (причём 8 — рс). Т. о. получается ф-ла Планка для спектра равновесного (чёрного) излучения (см. Планка закон излучения). [c.671]

Сосуществуют две концепции Э. п. классическая и квантовая. Макроскопическое (классическое) Э. п. рассматривается как непрерывное силовое поле, обладающее распределённой энергией, массой, импульсом, моментом импульса (см. Электродинамика). В квантовой физике Э, п. интерпретируют как газ элементарных частиц—фотонов, а распределённые векторные величшщ, подчиняющиеся ур-ниям поля, описывают комплексную амплитуду вероятности обнаружения фотона в данный момент времени в данной области пространства с данным поляризац. состоянием (см. Квантова.ч электродинамика). Согласованность этих двух противоположных, на первый взгляд, концепций объясняется тем, что фотоны имеют целый слии и подчиняются статистике Бозе— Эйнштейна, т, е. способны образовывать конденсат— занимать одно и то же квантовомеханическое состояние. Конденсат большого числа фотонов определяет свойства классич. Э, п. [c.542]

Определим эффективность e(Qf/) непараметрического приемника со статистикой испытаний (2.109) для случая обнаружения монохроматического излу-чеяия оптического диапазона постоянной интенсивности в игума.х, имеющих пуассоновское распределение фотонов. Имеем следующие выражения [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...