Оптический резонанс и двухуровневые атомы - Аллен Л.
Скачать (прямая ссылка):
Предисловие авторов
11
модействне вызывает только олин переход в атоме последний можно считать имеющим только два уровня энергии а лазерное излучение — монохроматическим Несомненно что эти два приближения являются очень хорошими дли большинства лазеров и большинства атомов и вполне адекватны для понимания фнзіг ческой CJTH различных когерентных нестационарных явлений Поэтому мы всюду используем лв\'ч\ ровневое приближение для атомов а эффекты немонохромвтичности учитываем только при обсуждении распространения импульсов теоремы пющадеіі H самонндуцированпой прозрачности
При написании настоящей книги было целесообразно согре доточиться на физической сущности резонансных явлении по этому мы не обсуждаем деталей большинства последних экспериментальных и теоретических работ в данной области В наших целях отклик квазирезонансных атомов на внешнее поле адек ватно описывают оптические уравнения Блоха с затуханием введенным феноменологически Аналогично для описания широкого класса эффектов поглощения и усиления оказывается вполне достаточно классического волнового \ равнения Максвелла для электрического поля По сути дела речь идет о нахождении и анализе (без излишней софистики) решений взапмосвя за иных уравнений Блоха и Максвелла
Мы начнем с обсуждения элементов оптического резонанса содержащихся в классической теории дисперсии Такое обсуждение позволяет выработать основу для физической интерпретации соответствующих квантономеханнческих уравнений кото рые вводятся далее Гл 2 содержит описание полу к чаеенческой теории излучения и ее применения к двухуровневым атомам В гл 3 вводятся оптические уравнения Блоха составляющие ос нову почти всего последующего анализа В гл 4 к оптическим уравнениям Блоха присоединяются уравнения Максвелла что позволяет описывать эффекты распространения, а н гл 5 дается обзор экспериментов по распространению когерентных имп\ чь-сов Связі. межд\ полностью когерентными связанными уравнениями Максвелла—Блоха и хорошо известными полуклассиче с км м и скоростными сравнениями устанавливается в гл 6 она используется для обсуждения явлений насыщения Квантование поля излучения привлекается впервые в гл 7 при обсуждении проблемы Джейнса — Каммингса и одноатомных сдвига частоты и времени жизни Многоатомные спонтанные кооперативные эф фекты кратко рассматриваются в гл 8 а гл 9 посвящена полу классическому аначизу фотонного эха
Ясно, ч-о по оптическому резонансу и двухуроннепым атомам очень скоро появятся новые важные результаты Они пополнят материал который гак или иначе оказался за рамками данной книги. Тем не менее мы надеемся, что книга будет какое-то
12
Предисловие апюров
время полезным вводным руководством в частности для лиц. на чинающнх исследования ло квантовой оптике п нуждающихся в физической интерпретации осиовиых закономерностей оптического резонанса
Именно в расчете на таких читателей мы последовательно используем, когда необходимо, квантовомеханическое рассмотрение в представлении Гсйзенбергз поскольку гензенберговская картина схематически почти всегда ближе к классической фи зикс чем шредингеровская Это связано с тем что в представ зении Гсйзенберга используются непосредственно динамические переменные, а не амплитуды вероятностей и фуцкпии состояний Полу классические оптические уравнения Блоха, занимающие центральное место в теории резонансных явченнй возникают в представлении Гейзенберга прямо и естественно
Конечно атомная физика и следовательно оптический резонанс являются квантовыми по самой природе Поэтому уравне пня, описывающие дипольные моменты, напряженности электрических полей атомную инверсию энергию поля и т д с которыми приходится иметь Дело, существенным образом содержат постоянную Шапка Однако по форме эти уравнения обычно не очень сильно Отличаются от уравнении обычно встречающих ся в классической физике, и поэтомл часто мог\т рассматриваться как аналоги уравнений, известных например из лоренцев-ской теории диэлектриков или анализа нелинейных цепей Мы надеемся что даже чнтатетп относительно слабо знакомые с квантовой физикой, смогут без особых трудностей следить за обсуждением когерентных нестационарных процессов нелн нейногр распространения когерентных импульсов эффектов насыщения и явлений эха
Вообще все книги обязаны своим появлением не только их авторам но н широкому кругу других лиц Мы очень признательны тем физикам, с которыми мы многократно обс\ждали раз1Нчные вопросы отраженные в данной книге Г Джонсу, П Найт\ Л Манделю К Стра\лу н Б Вотьфу Мы гл\боко признательны также всем тем, кто помог нам в проведении Иллюстративных чистенных расчетов и в техническом оформлении книги
Сиссекс Англия Рочестер США, шт Нью Йорк Август 1974 г
Jl Аялен Док, Эберли
Глава Г
§ i введение
Классическою теорию линейного взаимодействия света с веществом создал в основном Г А Лоренц Именно Лоренц последовательно развил идею о том что оптические явления возникают вследствие движения элементарных зарядов и диполей, которые, будучи более или менее свободными, реагируют на электрические и магнитные поля световых волн Эта точка зрения теперь общепринята н служит отправным пунктом любой современной теории оптических свойств диэлектриков
