Основы квантовой оптики - Клаудер Дж.
Скачать (прямая ссылка):
лекций, составленным автором. После начального периода квантовой
формулировки теории когерентности многое было сделано в разработке
формальной и технической стороны вопроса. Мы попытались включить в книгу
эти более современные результаты настолько полным и логически
непротиворечивым образом,
ПРЕДИСЛОВИЕ
15
насколько это представляется разумным в настоящее время.
Наша работа предназначена для аспирантов и научных работников,
стремящихся понять основы современной квантовой оптики. Для успешного
усвоения материала читатель должен располагать знанием классической
оптики и квантовой теории в объеме книг Дженкинса и Уайта и Шиффа1). Наша
книга содержит изложение многих вопросов, ставших уже традиционными; при
этом в некоторых пунктах наше изложение отличается от общепринятого.
Вместе с тем мы полагаем, что многие моменты, затронутые в гл. 7-10,
нельзя найти в имеющихся в настоящее время учебниках. Некоторые наши
результаты, приводимые в книге, оригинальны и не были ранее опубликованы.
Следует указать на несколько работ, которые являются основополагающими в
квантовой оптике и могут помочь читателю полнее понять предмет настоящей
книги и близкие к нему вопросы. Среди них должны быть отмечены следующие:
1. Born М., Wolf Е., Principles of Optics, Oxford.
1965.
2. Glauber R. J., Quantum Optics and Electronics (ed. C. DeWitt, A.
Blandin, C. Cohen-Tannoudji), New York, 1964. (См. перевод в сб.
"Квантовая оптика и квантовая радиофизика", изд-во "Мир",
1966.)
3. М a n d е 1 L., W о 1 f Е., Coherence properties of optical fields,
Rev. Mod. Phys., 37, 231 (1965). [Cm. перевод: УФН, 87, 491 (1965); 88,
347, 819 (1966).]
В последней статье дана обширная библиография, которую мы не пытаемся
здесь воспроизвести. Иногда в наш указатель литературы мы включали книги
или статьи, которые не цитируются в тексте книги, но в которых можно
найти дальнейшее обсуждение рассматриваемых вопросов.
') Последняя книга имеется в русском переводе: Л. Ш и ф ф, Квантовая
механика, ИЛ, 1957. Книга Дженкинса и Уайта на русский язык не
переведена. - Прим. ред.
16
ПРЕДИСЛОВИЕ
Необходимо сделать несколько замечаний относительно обозначений. Иногда
вместо нескольких символов интегрирования или суммирования мы используем
один, а также часто опускаем пределы суммирования или интегрирования,
если они достаточно ясны из текста. Так как наше рассмотрение носит в
основном теоретический характер, мы выбрали удобные электромагнитные
единицы Хевисайда, в которых, кроме того, скорость света с = 1. Вместе с
тем, поскольку наше обсуждение охватывает не только классическую, но и
квантовую теорию когерентности, в уравнения явно входит постоянная Планка
h (или Ь = /г/2л). Угловая частота обозначается через со, обычная частота
- через v; иногда обе эти величины входят в одно и то же уравнение; они
неизменно связаны соотношением со = 2nv.
Мы благодарны всем лицам, предложившим различного рода поправки и
высказавшим критические замечания по поводу предварительных вариантов
книги. Нам особенно хотелось бы выразить свою признательность Блаунту,
Вольфу, Глауберу, Гордону, Лэксу, Манделю, Мак-Кенна, Мета, Пенделтону,
Розенбергу и Уайтману. Выражаем также благодарность Чилметти и Джордану
за составление конспектов лекций и А. Мерсье, благодаря которому авторы
получили возможность приятно провести свой годовой академичесий отпуск в
Бернском институте теоретической физики.
Наконец, м,ы хотим выразить нашу благодарность миссис Н. Каллен, мисс Д.
Домански и мисс С. Талада и особенно миссис Б. Чиппендейл, миссис Де-
Маттео и миссис М. Свилар за помощь в работе и подготовку машинописного
экземпляра.
Рукопись этой книги была завершена в то время, когда один из авторов (Дж.
Р. Клаудер) был сотрудником лаборатории фирмы "Белл телефон", которой мы
выражаем свою признательность за поддержку.
Джон Р. Клаудер
Э. К¦ Г- Сударшан
Сиракузы, Ныо-Иорк Октябрь 1967
1
Частично когерентный свет
§ 1. ВВЕДЕНИЕ
Хотя геометрическая, или лучевая, оптика адекватно описывает многие
явления, часто, как известно, важную роль играют волновые свойства света.
Эти свойства существенны, например, для понимания экспериментов по
дифракции и интерференции типа классического эксперимента Юнга с двумя
отверстиями, показанного на фиг. 1. Этот известный и наглядный
интерференционный эксперимент служит удобным исходным пунктом для
обоснования вводимого ниже представления о частично когерентном свете.
Согласно обычной классической волновой теории, падение волны на два
отверстия S| и S2 приводит к появлению интерференционной картины, причем
в зависимости от относительных интенсивностей может происходить полное
гашение излучения в некоторых точках наблюдения Q. Возникновение такой
резкой интерференционной картины тесно связано с существованием
определенных фазовых соотношений; в таких случаях говорят, что два пучка
являются когерентными. Однако представление об интерференции, приводящей
