Что такое квантовая оптика

ЧТО ТАКОЕ КВАНТОВАЯ ОПТИКА [c.15]

Что такое квантовая оптика Это довольно субъективный вопрос. Хорошо известный в этой области учёный авторитетно ответил так Квантовая оптика — это всё то, что я делаю . Для определения этого направления физики с большей объективностью невольно напрашивается игра слов Квантовая оптика суть та область оптики, где имеют значение квантовые свойства света . [c.15]

Гл. 1. Что такое квантовая оптика [c.16]

Как же нужно теперь строить изложение курса физической оптики Следует учитывать, что строгое исследование оптики как синтеза волновых и корпускулярных представлений должно проводиться на базе квантовой механики, а в некоторых разделах и квантовой электродинамики. Весьма заманчивым представляется создание такого курса, завершающего университетское обучение по некоторым физическим специальностям, но эта задача чрезвычайно трудна. [c.463]

Весьма интересна последняя фраза в этом высказывании. Для того чтобы происходило рассеяние корпускул друг на друге, необходимо допустить, что их масса не постоянна. На языке квантовой оптики это соответствует тому, что изменяется частота света. Такое явление действительно наблюдается при взаимодействии лазерных пучков в прозрачных средах, например в кристаллах, при определенных условиях. Оно относится к нелинейно-оптическим явлениям. При этом действительно происходит взаимодействие фотонов друг с другом (тогда как в вакууме или воздухе фотоны практически не взаимодействуют). Ну как же тут не вспомнить упоминавшееся ранее замечание Ломоносова о том, что в прозрачных твердых телах световые корпускулы обязательно должны взаимодействовать друг с другом [c.23]

ОППОНЕНТ. Я понимаю, что обсуждение квантовых представлений очень полезно, поскольку квантовая оптика органически связана с квантовой физикой. И все-таки не слишком ли мы отвлеклись от темы Не слишком ли затянулся экскурс в область квантовой физики [c.122]

АВТОР. Идеи, обсуждавшиеся в двух последних главах, важны как для понимания физики фотонов, так и для рассмотрения теоретических основ квантовой оптики, которым посвящена последняя часть книги. Но дело не только в этом. Проделанный экскурс в квантовую физику показал, что интерференционные явления, всегда, казалось бы, связанные с волнами, могут рассматриваться с корпускулярных позиций . Такой подход к интерференции и дифракции основан на вероятностных представлениях и предполагает использование особых правил работы с вероятностями, а именно сложение амплитуд вероятностей. [c.122]

Наиболее существенны два из этих изменений. Во-первых, за счет вероятностного характера квантовомеханических процессов полное сечение может оказаться намного меньше площади области, в которой происходит взаимодействие. Возможность такого явления обусловлена тем, что для квантовой частицы существует ненулевая вероятность пролететь, не отклонившись, через область, в которой на нее действует сила. При этом существует обширная область явлений, в которых эта вероятность велика. В таких случаях по аналогии с оптикой иногда говорят, что мишень является частично прозрачной или серой . С этим явлением мы уже сталкивались в гл. И, 6 и еще встретимся в гл. VH, 7. [c.125]

Трехмерное телевидение на основе голографии в настоящее время может быть реализовано лишь в простейшем варианте. Его создание тормозит отсутствие динамических (стирающихся) голограмм, а также и то, что еще не разработаны способы считывания таких голограмм и, кроме того, передачи большого объема информации. Несомненно, квантовая оптика и лазерная [c.306]

Преподавание этих курсов необходимо вести с учетом того, что различные явления оптики могут быть рассмотрены как с позиций волновых, так и с позиций квантовых представлений. Данная книга посвящена в основном вопросам волновой оптики. Это связано также и с тем, что в связи с появлением новой области физической оптики — голографии и ее многочисленных применений интерес к волновым оптическим явлениям значительно возрос. [c.3]

СЫ, связанные с аберрациями, таким образом, чтобы они были достаточно понятны как аспиранту-физику, так и радиоинженеру. Поэтому в гл. 1 и 2 в общих чертах описана роль функций Грина в математической физике и показаны существенные различия между пространственными и временными фильтрами. В гл. 3 кратко излагаются фундаментальные соотношения параксиальной оптики с использованием компактной и эффективной матричной записи операторов перемещения и преломления. В гл. 4—6 описано влияние различных аберрационных членов на процесс формирования изображения с точки зрения и физической, и геометрической оптики. Содержание перечисленных глав более точно отражалось бы названием Теория связи и формирование оптического изображения . Но в дальнейшем было решено включить в книгу статистическое описание картин, которые часто служат объектами для оптических приборов, и самого светового излучения в скалярной и векторной формах. Строго говоря, книга представляет собой введение в классическую статистическую оптику. Предмет квантовой статистической оптики, находящейся в процессе интенсивной разработки, требует, как мне кажется, совершенно отдельного изложения в более сложной и более современной форме, чем та, которая дается здесь. Но можно думать, что студент будет лучше подготовлен к освоению квантовой оптики, если предварительно овладеет математическими методами более простой классической статистической оптики. [c.12]

Писать монографию по нелинейной оптике в настоящее время, когда она еще переживает период бурного развития, по-видимому, безрассудная храбрость. Могут сказать, что такая монография в лучшем случае будет способствовать тому, что она сама скоро окажется устаревшей. Тем не менее можно надеяться, что она сможет иметь некоторую не столь быстро преходящую ценность. Общие принципы электромагнитной теории Максвелла и квантовой механики хорошо установлены. Они применимы и к описанию взаимодействий высшего порядка между светом и материальной средой свойства среды описываются при этом с помощью нелинейных восприимчивостей. [c.31]

Следует отметить, что как при классическом, так и квантовом описании нелинейных оптических явлений нужно с большой осторожностью пользоваться фундаментальным принципом суперпозиции, справедливость которого в изложении линейной оптики не подвергалась сомнению. При распространении света в нелинейной среде, одна мощная волна, встречаясь с другой волной, может воздействовать на нее, что и приводит к нарушению принципа суперпозиции. Постановка таких опытов в вакууме невозможна —. эффект взаимодействия световых пучков (рассеяние света на свете) во много раз меньше чувствительности любой современной аппаратуры. [c.171]

Заканчивая это предельно краткое изучение свойств фотона, целесообразно сформулировать следующие общие соображения. Введение понятия фотона привело фактически к созданию новой корпускулярной теории света, хорошо объясняющей некоторые оптические явления, истолкование которых в рамках волновой теории было затруднительно, а иногда невозможно. В то же время при правильном описании явлений эта теория не приводит к противоречию с исходными положениями волновой оптики. В частности, можно описать явления на границе двух сред в терминах как волновой, так и корпускулярной оптики. Конечно, было бы грубой ошибкой отождествлять скорость электромагнитных волн и скорость корпускул и пытаться поставить какой-либо решающий опыт, позволяющий выбрать одну из двух дополняющих одна другую теорий для описания всех сложных оптических явлений. Следует учитывать, что волновая и корпускулярная картины — это классические крайности (пределы) квантово-ме-ханической сущности явления, полностью соответствующей дуализму материи. [c.452]

Ранее я отмечал, что углубление наших представлений о природе света способствует развитию оптики. Примером может служить возникновение на основе квантово-оптических представлений так называемой нелинейной оптики . По словам С. И. Вавилова, с того времени, когда были открыты квантовые свойства света, вопрос о линейности оптики сделался спорным . ОППОНЕНТ. Тут мы действительно выходим за рамки простых наблюдений. [c.13]

Развитая Лагранжей точка зрения на принцип наименьшего действия разделялась рядом ученых того времени. Например, Лаплас, который расширил сферу приложения принципа в оптике, применив его к преломлению света в кристаллах, говорит о механическом содержании этого принципа Интеграл живой силы системы, умноженный на элемент времени, есть минимум, так что, следовательно, истинная экономия природы есть экономия живой силы ). Ограниченность этого толкования в настоящее время, после работ Гамильтона, Гельмгольца и др., после теории относительности и квантовой механики совершенно очевидна. [c.800]

Работа, опубликованная М.Планком в начале XX в., не сразу встретила признание. Многие видные фиаики гого времени были склонны считать предложенный Планком способ вычисления VV > неким математическим фокусом, не имеющим серьезного физического смысла. Большой заслугой Эйнштейна является своевременная поддержка и развитие этой принципиально новой идеи, обусловившей революционные преобразования в физике. В частности, Эйнштейн сразу же предложил использовать формулу Планка для объяснения зависимости теплоемкости твердых тел от температуры вблизи О К, истолковал опыты по фотоэффекту, введя понятие фотона и заложив основы квантовой оптики (см. 8.5). Об этом стоит упомянуть, так как в популярной литературе иногда встречаются попытки представить Эйнштейна ученым, завершившим классическую физику, но не принявшим квантовых представлений. Это совсем неправильная точка зрения. Эйнштейн, бесспорно, был одним из творцов новой квантовой физики, а его сомнения и поиски смысла вероятностного описания, свойственного дальнейшему развитию квантовой механики, отражают глубину подхода этого гениального ученого ко всем проблемам естествознания. Другое дело, что по многим причинам, из которых не последнюю роль играли многолетние попытки решить непомерно трудную задачу создания единой теории поля, за последние 30 лет своей жизни Эйнштейн не внес существенного вклада в бурное развитие квантовой физики. [c.426]

Можно также заметить, что осмыслить понятие вынужденного излучения с позиций какой-либо одной теории света достаточно трудно. Для того чтобы описать усиление сигна та (( отрицательное поглощение-)), удобно по.тьзоваться терминами квантовой оптики, сводя вопрос к рождению новых фотонов при прохождении светом активной среды. Но при последующем описании свойств таких фотонов удобно пользоваться терминами и понятиями волновой оптики, указав, что фазы вторичных волн жестко связаны (полностью скоррелированы). [c.462]

ОППОНЕНТ. Я знаком с упо> мяиутым Вами учебником физики. И хотел бы обратить внимание на продолжение приведенной цитаты Однако ие-смотря на это, свет позволил нам познать окружающий мир при помощи нашего зрения в гораздо большей степени, чем мы могли бы это сделать при помощи всех остальных чувств, вместе взятых . АВТОР. Вы хотите тем самым сказать, что исследование физической природы света не так уж и необходимо ОППОНЕНТ. Я, конечно, понимаю, что природу света исследовать надо. Но насколько это важно на практике Френель не знал квантовой оптики, ему была неизвестна также электромагнитная природа световых волн. Он считал, что свет — это упругие волны в некоем эфире следовательно, как мы теперь понимаем, он весьма упрощенно представлял себе природу света. Несмотря на это он сумел объяснить, например, явление частичного отражения и преломления света на границе двух диэлектриков, а его формулами для коэффициентов отражения пользуются и по сей день. Во всех современных учебниках по оптике можно найти формулы Френеля . В ка- [c.8]

Этот экспериментальный результат согласуется с теорией. Как показал Т. Глаубер, идеальный одномодовый лазер при значительном превышении над порогом генерирует излучение в состоянии, называемом когерентным-, в этом состоянии фотоны действительно распределены по Пуассону (см. 13.3). Поле в таком состоянии ближе всего к классической синусоидальной волне. Существенный вывод квантовой оптики состоит в том, что даже в идеальной световой волне имеют место флуктуации чисел фотонов. [c.298]

Совершенно очевидно, что такие ультракороткие импульсы (УКИ) дали исследователям уникальную возможность прямого наблюдения и измерения самых различных быстропротека-ющих процессов с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Содержанием актуальнейшей области квантовой радиофизики и электроники, условно называемой пикосекундные явления , стали не только проблемы получения УКИ, но также их многочисленные применения в различных областях научных исследований. Это прежде всего так называемая пикосекундная спектроскопия, т. е. спектроскопия с временным разрешением, определяемым длительностью УКИ. Исследования проводятся по схеме возбуждение—проба , а именно образец первым (возбуждающим) импульсом переводится в исследуемое состояние, а с помощью второго (пробного), задержанного на нужный промежуток времени, фиксируется измененное состояние. По такой методике были проведены многочисленные исследования в области физики твердого тела, молекулярной физики, фотохимии и фотобиологии. В области электроники УКИ дают возможность точных измерений временных характеристик фотоприемников. Продемонстрирована возможность создания миниатюрных оптоэлектронных устройств с пикосекундным быстродействием. Поскольку УКИ несут значительную интенсивность в когерентных пучках, их с успехом используют для изучения нестационарных явлений нелинейной оптики и взаимодействия лазерного излучения с веществом. [c.5]

Весной 2001 г. Квантовая оптика в фазовом пространстве была опубликована в издательстве Д 11еу-УСН. Для меня это был знаменательный момент — держать в руках первый напечатанный экземпляр книги. С того дня я получил массу откликов от друзей и коллег, и книга, в общем, вызвала положительный резонанс в самых широких физических кругах. Как и ожидалось, в книге такого объема опечатки неизбежны. Кроме того, я понял, что небольшие переделки могли бы сделать книгу более удобной для чтения, однако отложил эти изменения до второго издания. [c.10]

Уже на заре развития квантовой механики Ю. Кеннард рассмотрел эволюцию во времени волновых пакетов, которые в момент времени t = О были либо шире, либо уже волнового пакета основного состояния. В отличии от когерентных состояний, у таких волновых пакетов ширина осциллирует, пока сами пакеты движутся туда и обратно в ос-цилляторном потенциале. В последние годы подобные состояния стали играть существенную роль в квантовой оптике. В этом разделе физики они получили название сжатых состояний. Название проистекает из того факта, что эти состояния шире или уже волнового пакета основного состояния. Сжатые состояния усиленно исследовались теоретически и стали играть важную роль в молекулярной физике и при описании ловушек Пауля. В частности, теоретически и экспериментально исследовались сжатые состояния света. Впервые сжатое состояние света было получено в 1985 г. в лаборатории им. Белла. [c.147]

Этот подход связан с именами Г. Вентцеля, Г. Крамерса и Л. Брил-люена, которые в 1926 г., сразу после создания волновой механики, впервые рассмотрели приближённые решения независящего от времени уравнения Шрёдингера. В данной главе мы кратко суммируем результаты такого подхода. Отметим, что он оказался чрезвычайно полезным при рассмотрении задач квантовой оптики и квантового хаоса. [c.181]

Глава построена следуюш,им образом. Раздел 17.1 содержит краткий обзор основных методов удержания ионов. Здесь, в частности, показано, что нельзя осуш,ествить трёхмерный захват заряженных частиц с помош,ью только статических электрических полей. Нужны электрические поля, зависяш,ие от времени. Затем, в разделе 17.2 даётся краткое введение в проблему лазерного охлаждения. Эта область быстро эазвивалась на протяжении последних лет, и по данной теме суш,еству-ет огромная литература. Недостаток места не позволяет нам входить в детали этой впечатляюш,ей области квантовой оптики, и поэтому мы отсылаем к списку литературы в конце данной главы. В разделе 17.3 кратко обсуждаются особенности динамики иона в ловушке Пауля. Показано, в частности, что эволюция во времени, весьма сложная из-за явной зависимости удерживаюш,его потенциала от времени, может быть наглядно представлена как последовательность операций поворота, сжатия и еш,ё одного поворота в фазовом пространстве. Мы также останавливаемся на так называемых решениях Флоке для гармонического потенциала с частотой, которая периодически зависит [c.525]

Как правило, мы использовали векторные обозначения, общепринятые в Великобритании. После многочисленных сомнений мы все же отказались от использования одного только оператора набла (V) и ввели обычные div, grad и rot. Мы не приняли также современных электротехнических единиц, так как их преимущество проявляется лишь при описании чисто электромагнитных измерений, занимающих ничтожное место в нашей книге более того, мы надеемся, что если когда-нибудь будет написан вчорой том ( Мапекулярная и атомная оптика ), а возможно, и третий ( Квантовая оптика ), то к тому вре- [c.13]

Существенно, что набор возможных квантово-статистических состояний осциллятора гораздо богаче набора, допускаемого классической статистикой. Так, если когерентные состояния еще имеют похожие классические состояния (детерминированное колебание с определенными фазой и амплитудой), то -состояние не имеет в классике ничего похожего. Хотя мы еще не умеем пока приготавливать чистые iV-состояния поля (кроме вакуумного), экспериментальная квантовая оптика в принципе должна давать много неожиданных эффектов (например, недавно обнаруженный эффект антигруппировки [160]). [c.97]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...