Фотоны и нелинейная оптика - Клышко Д.Н.
Фотоны и нелинейная оптика
Автор: Клышко Д.Н.Издательство: Москва
Год издания: 1980
Страницы: 259
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100
Скачать:
Д.Н.Клышко ФОТОНЫ И НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА
В книге на примере небольшого числа оптических эффектов разъясняются основные понятия и методы квантовой оптики. Предварительно даются необходимые сведения из квантовой механики и статистической физики. Основное внимание уделяется нескольким обнаруженным за последние 10—20 лет явлениям (эффект Брауна—Твисса, двухфотонное излучение, параметрическое и поляритонное рассеяние света), а также некоторым еще не наблюдавшимся эффектам (корреляция стоксовых и антистоксовых фотонов, существование нечетных моментов поля в тепловом излучении). Общей особенностью этих эффектов является то, что в них фотоны излучаются по двое и наиболее ярко проявляются квантовые свойства света. Попутно рассматриваются некоторые методические вопросы, например, влияние оптической нелинейности вещества на статистику его собственного теплового излучения. Устанавливаются феноменологические связи между наблюдаемыми спонтанными и вынужденными процессами (обобщенные законы Кирхгофа). Рассматриваются возможные метрологические применения таких связей для абсолютной калибровки источников и приемников света.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 7
Некоторые обозначения 12
Глава 1. Рассеяние света на свете в веществе 13
§1.1. Параметрическое рассеяние (ПР) 13
Спектр ПР (13). Когерентное рассеяние (15). Нулевые флуктуации вакуума (16). Эффективная температура ПР (16). Число фотонов на моду и яркость света (18). Яркость ПР (21). Параметрическая сверхлюминесценция (22). Перестроечные кривые (23). Интегральные интенсивности ПР (25) § 1.2. Рассеяние на поляритонах (РП) 27
Поляритоны и закон дисперсии (27). Сравнение ПР и РП (28). Интенсивность РП (28). Частотно-угловой спектр РП (29). Нормальная и аномальная дисперсия (30). Эффект линеаризации (31) § 1.3. Четырехфотонное рассеяние и нелинейная спектроскопия 32
Гиперпараметрическое рассеяние (ГПР) (32). Каскадное ГПР (34). Гиперкомбинационное рассеяние (ГКР) (34). Излучение бифотонов при KP (34). Резонансная люминесценция (35). Двухфотонная резонансная люминесценция (35). Нелинейная спектроскопия (35) § 1.4. Многофотонные эффекты — историко-библиографический очерк 36
Каменный (долазерный) век (36). Лазерный век (38). Трех-фотонное параметрическое рассеяние (38). Другие виды рассеяния (40). Гиперпараметрическое рассеяние (41) Глава 2. Некоторые сведения из квантовой механики и статистической 43физики
§ 2.1. Переход от классического описания к квантовому 43
Квантование уравнений движения (43). Выбор представления (45). Сравнение теории и эксперимента (46). Экспериментальная процедура (46)
§ 2.2. Обозначения Дирака и геометрическая интерпретация квантовой 48
механики
Функции как векторы (48). Преобразования функций и тензоры (49). Разложение единицы (50). Различные представления (51). Унитарные преобразования (52). Связь с физикой (53). Время как параметр (54). Квантовые функции корреляции (56). Смешанные состояния и матрица плотности (56)
§ 2.3. Представление взаимодействия и теория возмущений 58
Представление взаимодействия (58). Другие представления (60). Теория возмущений для оператора рассеяния (61). Вероятность перехода (62). Скорость перехода (63) § 2,4. Флуктуационно-диссипативные теоремы (ФДТ) 64
Линейная. ФДТ (65). Спектральная форма (J8). Симметрия моментов и восприимчивостей (68). Квадратичная ФДТ (69). Приближенная кубическая ФДТ (71) § 2.5. Релаксация и кинетические уравнения 73
Кинетическое уравнение для матрицы плотности (74). Кинетические уравнения для средних (75). Кинетические уравнения для населенностей (76). Спонтанные и вынужденные переходы (77) Глава 3. Основы квантовой оптики 79
§ 3.1. Канонические переменные электромагнитного поля Динамические 79 уравнения для поля (79). Пространственное фурье-преобразование полей (80). Канонические переменные поля (82). Канонические уравнения поля и функция Грина (82). Роль размеров нормировочного объема (84)
§ 3.2. Квантование электромагнитного поля 84
Гамильтониан поля (84). Коммутаторы операторов поля (85). Свободное поле (88). Разложение операторов поля в частотный интеграл Фурье (88)
§ 3.3. Возможные состояния поля 90
Энергетические и когерентные состояния (90). Многомодовое поле (92). Свойства базисных состояний (94). Смешанные состояния (94). Характеристическая функция (96). Динамика состояния поля (98). Матрица рассеяния поля (100) § 3.4. Функция Грина и квантование макроскопического поля в среде 101
Феноменологические уравнения Максвелла (101). Функция Грина для поля в среде (102). Нормальные волны (104). Закон дисперсии (104).Переход к представлению (105). Квантование поля в среде (106). Представление (Or (108) Глава 4. Тепловое излучение в линейном приближении 110
§4.1. Статистика равновесного поля в свободном пространстве 111
Равновесный статистический оператор (111). Характеристическая функция (111). Статистика фотонов (111) § 4.2. Флуктуации макроскопического поля в веществе 113
Двухэтапный расчет (113). Прямой путь (114). kt -представление (115). Проблема наблюдения (116). Флуктуации поля в изотропной среде (116)